实验四---强制对流下传热膜系数的测定Word版
实验四传热系数测定实验
实验四 传热系数测定实验1．实验目的（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2．基本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）：()()mW 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mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα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，℃； S 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 t t 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，℃。
当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re ＞10000）时，对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
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。
强制对流下空气传热膜系数的测定
强制对流下空气传热膜系数的测定一、实验目的1、掌握空气在强制对流条件下，传热膜系数的测定。
2、比较圆形光滑管和螺纹管强化传热效率二、实验任务无三、实验原理流体在圆形直管中强制对流时的给热系数（亦称对流传热膜系数）的关联式为（1）对空气而言，在较大的温度和压力范围内Pr准数实际上保持不变，取Pr=0.7。
因流体被加热，故取b＝0.4，Pr b为一常数，则上式可简化为：（）（2）将上式两边取对数得：(3)上式中～作图为一直线。
实验中改变空气的流速以改变值，同时根据牛顿冷却定律求出不同流速下的给热系数a ，得出数Nu和数Re之间的函数关系，由式（3）确定出式中的系数A与指数a。
在套管换热器中传热达稳定后，根据牛顿冷却定律和热衡算式有如下的关系：（4）式中：Q：传热速率, W；V：空气的体积流量, m3/s；r ：空气的密度, kg/m3；：空气的平均比热, J/kg× ℃；t1：空气的进口温度, ℃；t2：空气的出口温度, ℃；a ：空气在管内的给热系数, W/m2× ℃；A：传热面积，以管内表面计, m2；Δt m：内管管壁与空气温差的对数平均值（5）式中T为内管管壁的温度, ℃。
传热面积A已知，V、T、t1、t2均可测得，由（4-20）求出a ，即可算出Nu准数。
四、实验装置介绍本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，黄铜管内由鼓风机送人气体，钢管作外套管，饱和蒸汽由阀门11通人套管换热器的夹套内，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气。
蒸汽放出热量后冷凝成水，冷凝水由下侧疏水器13排出。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
饱和蒸汽温度、壁温以及空气的进出口温度由热电偶7送到电位差计15测量，冰瓶16维持热电偶的冷端温度为0℃。
压强及压差分别由压差计10测取。
空气的流量由阀门3调节。
该实验流程图如图所示。
五、实验操作演示略六、实验分析思考1、热电偶的冷端温度对本实验有何影响？若冷端温度不为0摄氏度，能否测试？为什么？2、在蒸汽冷凝时，若存在不凝性气体，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？3、本实验中所测定的壁面温度是靠近蒸汽侧的温度，还是接近空气侧的温度？为什么？4、在实验中有哪些因素影响实验的稳定性？5、影响传热膜系数的因数有哪些？。
水的传热膜系数_传热膜系数测定实验报告范文加思考题解读
水的传热膜系数_传热膜系数测定实验报告范文加思考题解读目录一.摘要 (1)二.实验目的 (1)三．实验基本原理及内容 (1)四．实验装置说明及流程图 (3)五．实验步骤 (4)六．实验注意事项 (4)七．实验数据处理 (5)八．结果与讨论 (8)九．误差分析 (9)十．思考题 (9)化工原理实验报告——传热膜系数测定实验三传热膜系数测定实验一.摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、对普通管换热器进行了强制对流传热实验研究。
确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。
此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。
本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m（n取0.4），得到了半经验关联式。
关键词：对流传热对流传热膜系数蒸汽冷凝膜系数管内对流传热系数二.实验目的1.掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法；2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m、n的方法；3.通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
三．实验基本原理及内容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：mnpGrPrNuARe（1）对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故mnPrAReNu（2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式，即取n＝0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方程：1NulgAmlglgRe0.4Pr（3）在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。
传热膜系数的测定
传热膜系数的测定一、实验目的及任务1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响传热膜系数的因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会传热膜系数的实验测定和数据处理方法二、实验内容1、测定正常条件下空气与铜管内壁间的对流传热膜系数α12、测定强化条件下空气与铜管内壁间的对流传热膜系数α1’3、回归两个条件下联式中4.0Pr Re ⋅⋅=a A Nu 的参数A 、a三、基本原理间壁换热器目前在工业上应用最多，其传热过程都是由壁内部热传导和壁两侧面与流体 的对流传热组合而成。
无论设计还是使用换热器，都离不开这个组合传热过程中的传热系数K ，其倒数1/K 称为总热阻。
总热阻主要由壁外侧热阻、壁热阻、壁内侧热阻三个串联环节叠加而成（可能还有污垢热阻），当三者较大差异时，总热阻将由其中最大的热阻所决定。
本实验选用最简单的套管式换热器为研究对象，管内走冷流体空气，管外走热流体水蒸气。
该换热过程内侧热阻1/α远远大于壁及外侧热阻，因此对流传热的核心问题是求算传热膜系数α。
1、 实验测定方法根据牛顿冷却定律变换得到：当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为： 牛顿冷却定律： m t A Q ∆=α （1）式中：α——对流传热膜系数，W •m -2•℃； Q ——传热量，W ； A ——内壁传热面积，m 2；Δt m ——内壁与管内空气温度的对数平均温差,℃。
传热量可由下式求得：3600/)(3600/)(1212t t C V t t W C Q p s p -=-=ρ （2）式中:W ——质量流量，kg •h ；p C ——流体定压比热，J •kg -1·℃-1；21,t t ——流体进、出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg •m -3； V s ——流体体积流量，m 3•s -1以上两式联立，加之部分测得数据，即可求得α。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==化工原理实验实验报告篇一：化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、实验名称：吸收实验二、实验目的：1.学习填料塔的操作；2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.三、实验原理：对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。
但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
（一）、空塔气速与填料层压降关系气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。
若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?P[mmH20/m]为纵坐标，在Z?P~uo关系Z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。
当液体喷淋量L0=0时，可知为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L1时，?P~uo为一折线，若喷淋量越大，Z?P值较小时为恒持Z折线位置越向左移动，图中L2＞L1。
每条折线分为三个区段，液区，?P?P?P~uo关系曲线斜率与干塔的相同。
值为中间时叫截液区，~uo曲ZZZ?P值较大时叫液泛区，Z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A。
姓名专业月实验内容指导教师?P~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。
在液泛区塔已Z无法操作。
塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。
图2-2-7-1 填料塔层的?P~uo关系图 Z图2-2-7-2 吸收塔物料衡算（二）、吸收系数与吸收效率本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。
若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。
其吸收速率方程可用下式表示： NA?KYa???H??Ym（1）式中：NA——被吸收的氨量[kmolNH3/h]；?——塔的截面积[m2]H——填料层高度[m]?Ym——气相对数平均推动力KYa——气相体积吸收系数[kmolNH3/m3·h]被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：NA?V(Y1?Y2)?L(X1?X2) （2）式中：V——空气的流量[kmol空气/h]L——吸收剂（水）的流量[kmolH20/h]Y1——塔底气相浓度[kmolNH3/kmol空气]Y2——塔顶气相浓度[kmolNH3/kmol空气]X1，X2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH3/kmolH20] 由式（1）和式（2）联解得：KYa?V(Y1?Y2)（3） ??H??Ym为求得KYa必须先求出Y1、Y2和?Ym之值。
强制对流换热系数的测定
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❖ 实验数据记录
➢ 测量系统图：单管的电流量通过标准电阻上的电压降来测量，热电偶测管内壁温，在离管端一定距离 处焊有二电压测点ａ、ｂ，经过分压箱测两点的电压降Vab，空气来流速度由毕托管通过倾斜式微压 计测量。
❖ 实验步骤 ➢ 联接并检查所有线路，确定无误后，将整流电源电压调节旋钮旋至零。然后打开风机调节风门、接通
Nu＝f(Re)
➢ 要通过试验确定Nu与Re的关系，就要求雷诺数Re有较大范围的变动才能保证求得的准则方程式的准确性。 改变雷诺数可以通过改变v及D来达到。也就是用不同直径的管子在不同的空气速度条件下进行试验，然 后将全部试验结果整理在一起求得换热准则式。
Nu
D
Re vD
❖ 实验装置 ➢ 试验装置为风源、单管换热试验段、低压直流电源、电位差计、倾斜式微压计、分压箱和转换开关。
❖ 实验数据记录
空气温度tf = 空气密度ρf= 电压降V1= 电压降V2= 来流动压△P= 来流静压P=
实验数据记录表
❖ 实验分析 ➢ 对流换热变化规律及表面压力变化有何联系？ ➢ 影响换热系数和压力分布的因素。
（二）空气横掠单管时平均换热系数的测定 ❖ 实验目的 ➢ 通过实验，掌握强制对流换热数据的整理方法。 ➢ 了解空气横掠单管时的换热规律。 ❖ 实验原理 ➢ 根据对流换热分析，流体横掠管子时的换热规律可以用准则关系式来表示： Nu＝f(Re，Pr) ➢ 对于空气，温度变化范围又不大，上式中的普朗特数变化很小，可作常数看待，则准则关系可简化为 ：
实验四 强制对流下空气传热膜系数的测定
实验四 强制对流下空气传热膜系数的测定实验一、实验目的1. 了解间壁式传热装置的研究和给热系数测定的实验组织方法；2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法；3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验内容1、测定5—6组不同流速下，套管换热器的总传热系数K 和空气的对流传热系数αc 。
2、对αc 的实验数据进行多元线形回归，求准数关联式Nu=ARe m Pr n中常数A ，m 。
三、基本原理（简述）1、传热系数K 的理论研究在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热。
这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
Q=()tT KA - （1）而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可表示为Q 1=()1w h h t T A -α （2） 或 Q 2=()t t A w c c -2α （3） 图2传热解析图对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为：Q 3()21w w mt t A -⋅=δλ （4） 由热量平衡及忽略热损失后（即Q=Q 1=Q 2=Q 3），可将（2）（3）（4）式写成如下等式：Q=KAtT A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα （5） 所以 cc m h h A A A K αλδα111++=（6）()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f （7）从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf （8）要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。
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实验四强制对流下传热膜系数的测定
一、实验目的
1．掌握圆形光滑直管（或波纹管）外蒸汽、管内空气在强制对流条件下的对流传热膜系数的测定；
2．根据实验数据整理成特征数关联式。
二、实验原理
1.特征数关联
影响对流传热的因素很多，根据量纲分析得到的对流传热的特征数关联式的一般形式为：
（4-1）式中C、m、n、l为待定参数。
参加传热的流体、流态及温度等不同，待定参数不同。
目前，只能通过实验来确定特定范围的参数、本实验是测定空气在圆管内做强制对流时的对流传热系数。
因此，可以忽略自然对流对对流传热系数的影响，则G r为常数。
在温度变化不太大的情况下，空气的P r可视为常数、所以，准数关联式（4-1）可写成
（4-2）
或
待定参数C和m可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，根据原理计算、分析求得。
2.传热量计算
努赛尔数N u和雷诺数R e都无法直接用试验测定，只能测定相关的参数并通过计算求得。
当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面接触后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间壁传递给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排除管外，传递的热量由下式计算。
（4-3）根据传热速率方程：
（4-4）所以
（4-5）式中：Q——换热器的热负荷（或传热速率），kJ/s；
q m——冷流体（空气）的质量流量，kg/s；
t1——空气的进口温度，℃；
t2——空气的出口温度，℃；
q V1——冷流体（空气）的体积流量，m3/s；
ρ1——冷流体（空气）的密度， kg/m 3； K ——换热器总传热系数， W/(m 2. ℃)；
c pc ——冷流体（空气）的平均定压比热容， kJ/(kg.K)； A ——传热面积， m 2；
Δt m ——蒸汽与空气的对数平均温度差，℃。
T ——蒸汽温度，K 。
空气的体积流量及两种流体的温度等可以通过各种测量仪表测得，由式（4-5）即可算出传热系数K 。
3.对流传热系数的计算
当传热面为平壁，或者当管壁很薄时，总传热系数和与各对流传热系数的关系可表示为：
（4
-6）
式中： α1——管内壁对空气的对流传热系数，W/(m 2
. ℃)；
α2——蒸汽冷凝时对管外壁的对流传热系数，W/(m 2
. ℃)；
当管壁热阻可以忽略（内管为黄铜管，黄铜导热系数λ比较大，而且壁厚b 较小）时：
（4-7）
由于蒸汽冷凝时的对流传热系数远大于管内壁对空气的对流传热系数，即α
2 ﹥﹥α1，所以K ≈α1。
因此，只要在实验中测得冷、热流体的温度及空气的体积流量，即可通过热量衡算求出套管换热器的总传热系数K 值，由此求得管内壁对空气的对流传热系数α1。
4.努塞尔数和雷诺数的计算
（4
-8）
（4-9）
式中：λ——空气导热系数；W/(m. ℃)；
μ——空气的黏度，Pa.s；
d——套管换热器的内管直径（内径），m；
ρ1——进口温度t1时的空气密度，kg/m3；
由于热阻主要集中在空气一侧，本实验的传热面积A取管子的内表面积较为合理，即：
A=πdl
本装置d=0.0178m，l=1.224m。
5.空气的体积流量和密度的计算
空气的流量由1/4喷嘴流量计测量，合并常数后，空气的体积流量可由下式计算
（4-10）式中：
q V1——空气的体积流量，m3/s；
△p——喷嘴流量计压差示值，Pa；
空气的密度ρ1可按理想气体计算：
（4-11）式中：P a——当地大气压，mmHg；
t——流量计前空气温度，ºC，可取t=t1；
R P——流量计前空气的表压，mmHg；
三、实验装置
四、操作步骤：
1．将水装入电热蒸汽发生器，液位在液面计2/3高度处为宜，不能低于电加热棒的位置；
2. 接通电源，按下加热按钮1和2，加热产生蒸汽，当达到预设温度时，关闭加热按钮1；
3．在旁路阀全开的情况下启动风机，然后关小旁路阀调节风量。
4．打开蒸汽阀，往套管换热器内通入蒸汽，并打开排气阀，排除不凝性气体，待有水蒸汽喷出时即关闭。
实验过程中要间歇排除不凝性气体。
5．用旁路阀调节风量由小到大变化，记录7 组数据，注意在每次改变流量后需侍传热稳定后再记录有关数据。
6．实验结束，关闭蒸汽、停运风机，拉下电闸并检查仪表是否完好。
五、实验记录及数据处理
1. 传热实验记录表
设备编号；管型；室温 33.1 ℃；
大气压 100050 Pa；加热蒸汽压 Pa；
原始数据如下
数据处理所用公式有
有上图可知，斜率即为m值，m=0.8453、截距即为lgC，故参数lgC=-9.73,所以特征数关联式为 Nu=1.85*10-10Re0.8453
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。