实验五传热系数的测定
实验五 空气_蒸汽对流给热系数
76.3
76.4
76.7
76.9
77.2
75.9
78.9
78.8
43.2
23.9
75.8
75.6
76.2
76.4
76.5
76.7
76.8
75.6
78.8
78.9
43.5
24.2
75.8
75.5
76.2
76.4
76.5
76.7
76.8
75.6
78.8
78.9
43.6
24.4
75.8
75.6
76.2
102.5
103.1
15
51.8
83.1
102.3
103
10
49.9
82.9
102.4
103.1
7.5
47.6
82.5
102.4
103.2
5
表2冷流体特性参数
空气流速u（m/s）
对数平均温度差Δt
冷流体平均温度
空气密度ρ(Kg/m3)
空气质量流量qm（Kg/h)
空气黏度μ(Pa/s)×10-5
空气的导热系数λ（W•m﹣¹•K﹣¹)
cPF＝1.01＋(3.1949× ×lg37.7－5.5099×37.7－3.0506× )×10﹣³
＝0.84kcal/Kg＝161.7KJ/(Kmol•℃)
q= 1+161.7×（83.4－41.82）／90883.7＝1.0740
故加料线方程y＝ X－ ＝14.5X－2.58
＝ ＝0.246
即61.26/0.6950.4=A•25008m
50.90/0.6950.4=A•20388.1m
管内强制对流传热膜系数的测定实验报告
管内强制对流传热膜系数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过实验测定管内强制对流传热膜系数，并掌握传热膜系数的测定方法和技术。
二、实验原理管内强制对流传热是指在管内流体中，由于流体的运动而产生的传热现象。
传热过程中，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。
在强制对流条件下，由于流体的动力作用，会增加固体表面附近的液体或气体的速度，从而增加了固体表面附近的换热系数。
本实验采用垂直放置的管道，在管道内通过水来进行强制对流传热。
通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
三、实验器材1. 垂直放置的导热试件2. 水泵和水箱3. 流量计和温度计等测试仪器四、实验步骤1. 将导热试件放入垂直放置的试件支架中，并连接好进出水管道。
2. 打开水泵，调整水流量，使其稳定在一定范围内。
3. 测量进口和出口水温，并计算出温度差。
4. 测量导热试件内壁的温度差。
5. 根据测量得到的参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
五、实验结果分析通过实验测量和计算，得到了不同条件下的管内强制对流传热膜系数。
根据实验结果可以发现，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。
这是因为在强制对流条件下，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。
当壁温度差增大时，液体或气体与固体表面接触的面积增大，从而增加了换热系数。
六、实验误差分析本实验中可能存在的误差主要来自于以下几个方面：1. 测量仪器误差：如温度计、流量计等仪器精度限制；2. 实验环境误差：如室内温度变化、水泵压力变化等；3. 实验操作误差：如读数不准确、流量控制不稳定等。
七、实验结论本实验通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
实验结果表明，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。
本实验为管内强制对流传热膜系数的测定提供了一种简单有效的方法和技术。
制药化工原理：强制对流传热系数的测定
t1，t2 —流体进出口温度 C
◆ 以空气为介质的实验及其传热量Q计算中的质
量流量W为:
W 1.293V0
其中：
V0
V T0 P0
P1 P2 T1 T2
来公 源式
式中： V —空气转子流量计在操作状态
下示值 M 3 h
V0—标准状态下气体流量 M 3 h
★ 外套管由五段法兰联接的钢管制成，这 是为了便于安装铠装热电偶。管外包有聚氨 酯泡沫塑料保温。
四、 操作要点
㈠. 在实验开始前，必须掌握UJ—63电位差计的使 用方法。 ㈡. 实验开始时，先通空气。再通加热蒸汽。并打 开放气咀8，待空气排净后再关小，但在整个实验过 程中，它始终微开（以冒少量蒸汽为宜），以便不 凝性气体能连续排除。
V f —转子体 M 3 ；
S f —转子最大部分截面积 M 2 。
★ 列出流量计标定时和使用时的流量:
V1 CR SR
2gVf (f 1 ) Sf 1
及 V2 CR SR
2gVf (f 2 ) Sf 2
因为转子浮升高度相同，S R，V f ， 相
Sf
同可约去孔流系数，C
也可认为不变。对于
R
气体流量计f ， 上式为：
V2 1
V1
2
★对低压气体服从理想气体状态程 PM ，
RT
代入得:
V2 V1
P1 T2 P2 T1
★有时为了工艺计算需要，将V2 换算为标准
状态下流量：
V0
V1
T0 P0
P1 P2 T1 T2
式中： V0 —标准状态下流量；
⒉以空气为被加热介质的实验中，当流量增
大时，管壁温度将发生什么变化？为什么？
传热实验(实验报告)
实验五 传热实验一、 实验目的1. 了解换热器的结构及用途。
2. 学习换热器的操作方法。
3. 了解传热系数的测定方法。
4. 测定所给换热器的传热系数K 。
5. 学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。
二、 实验原理根据传热方程m t KA Q ∆=，只要测得传热速度Q 、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K 。
在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K ，只要测出空气的进出口温度、自来水的进出口温度以及水和空气的流量即可。
在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气放出的热量Q 1与自来水得到热量Q 2应相等，但实际上因热量损失的存在，此两热量不等，实验中以Q 2为准。
三、 实验流程及设备四、 实验步骤及操作要领1.开启冷水进口阀、气源开关，并将空气流量调至合适位置，然后开启空气加热电源开关2.当空气进口温度达到某值（加120℃）并稳定后，改变空气流量，测定不同换热条件下的传热系数；3.试验结束后，先关闭电加热器开关。
待空气进口温度接近室温后，关闭空气和冷水的流量阀，最后关闭气源开关；五、 实验数据1.有关常数换热面积：0.4m 22.实验数据记录表以序号1为例：查相关数据可知：18.8℃水的密度348.998m kg=ρ20℃水的比热容()C kg kJ C p 。
⋅=185.4空气流量：s m Q 3004.0360016==气 水流量：s kg Q W 022.03600/48.99810803-=⨯⨯=⋅=ρ水水 水的算数平均温度：C t t t 。
出入平均3.212246.182=+=+=传热速率：s J Q t t W C p 437.5016.18-24022.0418512=⨯⨯=-⋅=）（）（水()()()()℃查图得：对数平均温度：逆△△。
△022.3699.0386.3699.09.146.18245.291.110-06.06.181.1106.1824386.366.185.29241.110ln 6.185.29241.110ln 122111122121=⨯====--=-==--=--==-----=∆∆∆-∆=∆∆t t t t T T tT t t t t t t m t m t m R P C t ϕϕ 传热系数：K m W t S Q K m 2801.34022.364.0437.501=⨯=∆⋅=六、 实验结果及讨论1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数。
实验五：传热实验
化工原理实验报告实验名称：传热系数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09－5班姓名：陈茜茜学号09402010501 同组者姓名：陈俊燕孙彬芳陈益益指导教师：周国权日期：2011年10月20日一、 实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数αi ；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 值；4、掌握热电阻测温的方法。
二、 实验原理在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：()()m W i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数空气在管内的对流传热系数（传热膜系数）上式中 Q ：传热速率，w ；V ：空气体积流量（以进口状态计），m 3/s ； ρ： 空气密度（以进口状态计），kg/m 3； C P ：空气平均比热，J/(kg ·℃)；K i ：以内管内表面积计的总传热系数，W/(m 2·℃)； αi ： 空气对内管内壁的对流传热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2 ：空气进、出口温度，℃；A i ：内管内壁传热面积，m 2； Δt m ：水蒸气与空气间的对数平均温度差，℃；2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆T ：蒸汽温度（取进、出口温度相同），℃。
(t w －t )m ：空气与内管内壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(t t tt t t t t t t w w w w m w -----=-t w1、t w2 ：内管内壁上进、出口温度，℃。
对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：Nu i =A ·Re i m ·Pr i n取n=0.4(流体被加热)。
实验五 对流给热系数测定
5 对流给热系数测定5.1 实验目的（1） 测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi 。
（2） 观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况（膜状冷凝和滴状冷凝）。
5.2实验原理5.2.1.串联传热过程冷流体（空气和水）与热流体水蒸汽通过套管换热器的内管管壁发生热量交换的过程可分为三步:○1套管环隙内的水蒸汽通过冷凝给热将热量传给圆直水平管的外壁面(A 0)； ○2热量从圆直水平管的外壁面以热传导的方式传至内壁面(A i )； ○3内壁面通过对流给热的方式将热量传给冷流体(V c )。
在实验中, 水蒸汽走套管换热器的环隙通道, 冷流体走套管换热器的内管管内, 当冷、热流体间的传热达到稳定状态后, 根据传热的三个过程、牛顿冷却定律及冷流体得到的热量, 可以计算出冷热流体的给热系数（以上是实验原理）。
（以下是计算方法）传热计算公式如下:Q=α0A 0( T –T w )m = αi A i ( t w –t)m =V c ρc C pc (t 2-t 1) (1)由（1）式可得:m w pc c c T T A t t C V )()(0120--=ρα (2)m w i pc c c i t t A t t C V )()(12--=ρα (3)式（2）中, ( T –Tw)为水蒸汽温度与内管外壁面温度之差, 式（3）中, ( tw –t)为内管内壁面温度与冷流体温度之差。
由于热流体温度T 、内管外壁温Tw 、冷流体温度t 及内管内壁温tw 均沿内管管长不断发生变化, 因此, 温差( T –Tw) 和( tw –t)也随管长发生变化, 在用牛顿冷却定律算传热速率Q 时, 温差应分别取进口（1）与出口（2）处两端温差的对数平均值( T –Tw)m 和( tw –t)m, 方法如下:22112211ln )()()(w W W w w T T T T T T T T T T -----=- （4） 22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （5）当套管换热器的内管壁较薄且管壁导热性能优良（即λ值较大）时, 管壁热阻可以忽略不计, 可近似认为管壁内、外表面温度相等, 即Tw1=tw1, Tw2=tw2。
物理实验报告-稳态法导热系数测定实验
稳态法导热系数测定实验一、实验目的1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。
2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。
3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。
4、学习用温差热电偶测量温度的方法。
5、学习热工仪表的使用方法二、实验原理平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。
三、实验设备实验设备如图2所示。
图2 平板式稳态法导热仪的总体结构图1.调压器2.铜板3.主加热板4.上均热片5.中均热片6.下均热片7.热电偶8.副加热板9.数据采控系统10.温度仪表11.试样装置12.循环水箱电位器13.保温材料14.电位器键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。
数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。
“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。
“RST”复位键：复位数据，重新选择。
控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。
由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。
四、实验内容1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。
调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。
2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。
3、对实验结果进行分析与讨论。
4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。
5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。
实验五--套管换热器传热实验
实验五--套管换热器传热实验
管式换热器的一种。
套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。
两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。
这种换热器具有若干突出的优点，所以至今仍被广泛用于石油化工等工业部门。
①结构简单，传热面积增减自如。
因为它由标准构件组合而成，安装时无需另外加工。
②传热效能高。
它是一种纯逆流型换热器，同时还可以选取合适的截面尺寸，以提高流体速度，增大两侧流体的传热系数，因此它的传热效果好。
液-液换热时，传热系数为870～1750W/
（m2·℃）。
这一点特别适合于高压、小流量、低传热系数流体的换热。
套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热面积金属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易泄漏；流阻大。
③结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流速，使传热面的两侧都可以有较高的传热系数，是单位传热面的金属消耗量大，为增大传热面积、提高传热效果，可在内管外壁加设各种形式的翅片，并在内管中加设刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。
④可以根据安装位置任意改变形态，利于安装。
上海求育QY-RG44套管换热器传热实验装置数字型通过实验验证圆形直管内强制对流传热的经验关联式(Dittus-Boelter关联
式）。
测定管外蒸气冷凝给热系数与总传热系数，与管内给热系数比较。
测定螺纹管强化传热系数，与光滑管比较。
观察分析管外蒸气冷凝状况,区別滴状冷凝和膜状冷凝。
冷凝液可循环回收，最大程度得减少蒸汽发生器补充蒸馏水的量。
实验五-对流传热系数
3．Re与Nu的计算
Re
du
4Vs di
1.274
Vs di
式中 di———管内径 , m；
———定性温度下空气的粘度， Pa·S；
Nu
idi
式中 —定性温度下空气的导热系数，
W(m·℃)。
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10
三、实验装置及流程
• 1．实验流程 • 本实验有四套套管换热器组成，其中一套是螺
• 6.改变空气流量，稳定后，读取数据。 • 7.实验结束后，先打开空气调节阀后关闭风机，
最后关闭总电源开关。
• 8.读大气压力计值，记录操作条件下大气压强值。
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17
五、思考题
• 1.实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什
么影响？如何保持蒸汽温度恒定？
i
WC p (t出 t进 ) Stm
1 1 b 1
K i o
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3
二、基本原理
b
1 0
1
与i
相比很小可以忽略，所以
K
i
，
这样做避免了壁温的测量。
根据传热速率方程和热量衡算式有如下关系
Q KStm WC p (t出 t进 )
tm
T t出 T t进 ln T t出
• 3.实验过程中，如何判断传热达到稳定？ • 在实验进行一段时间后，如果在温度显示仪上
蒸汽的温度和空气的出口温度都为稳定值，即 表示传热达到稳定。
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五、思考题
• 4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什么影 响？应采取什么措施解决？
实验五套管换热器传热实验
实验五 套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修 一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方式，比较简单内管与强化内管的不同。
二、实验内容一、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。
二、测定空气在圆形滑腻管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
4、通过对本换热器的实验研究，把握对流传热系数i α的测定方式。
三、实验原理、方式和手腕两流体间壁传热时的传热速度方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速度Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的转变来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。
流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=）P ∆—孔板两头压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。
实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t tV V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气入口（即流量计处）温度，℃。
测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。
换热器传热面积由实验装置确信，可由（1）式计算总传热系数。
流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳固对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(dlP R f Nu r e =关于空气，在实验范围内，r P 准数大体上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的阻碍很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一样能够处置成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。
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将加热功率调至适宜值。
打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值， 注
意该值应与加热功率相匹配，一般为80~150L/h。
待过程稳定后，同时测定各设备单位时间的冷凝液量及相关热 电偶读数。
重复上一步操作，直至数据重复性较好。 实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。 实验中注意观察锅炉水位，使液面不低于其1/2高度。
实验五
1. 实验目的
传热系数的测定
掌握传热系数K、给热系数λ的测定方法。 比较保温管、裸管和水套管的传热速率。 掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
2. 试验原理
1）测定汽-水套管的传热系数
K
式中： A 为传热面积，m2
K W / m2 o C
Q At m
Δtm 为冷、热流体的平均温差，℃ Q 为传热速率，W
式中： Tw，tw 为保温层两侧的温度， ℃
b
为保温层厚度，m
Am 为保温层内外壁的平均面积，m2
3. 试验装置
4. 实验步骤及注意事项
熟悉设备流程，检查各阀门开关情况，排放汽包中的冷凝水。
打开锅炉进水阀，加水至液面计高度的2/3。
将热电棒接上电源，并将调压器调至220V，待有蒸汽后，再
注意系统不凝汽及冷凝水的排放情况。
锅炉水位靠冷凝回水维持，应保证冷凝回水畅通。
5. 数据处理
序号 计前表压 （mmHg） 流量计示值 （mmH2 O） 温度计示值（℃） 壁温 蒸汽 进口 出口
Q W汽r
式中J/kg
2）测定裸管的自然对流给热系数
Q At m t f
W / m2 o C
式中： tw，tf 为壁温和空气温度， ℃
3）测定保温材料的导热系数
Qb Am TW tW
W / m2 o C