化工原理实验讲义
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化工原理实验讲义化工原理实验讲义（新增）湖南大学化学化工学院实验中心2012.04目录实验1 雷诺实验 (1)实验2 柏努利实验 (3)实验3板式塔流体力学性能的测定 (5)实验4流体阻力测定实验 (9)实验5离心泵性能测定和流量计标定实验 (12)实验6传热实验 (18)实验7精馏实验 (22)实验8过滤实验 (26)实验9氧解吸实验 (29)实验10 液—液萃取实验 (36)实验11干燥速率曲线测定实验 (41)实验12 固体流态化实验 (45)实验13 化工管路拆装实训 (49)实验14 化工仪表综合实训 (54)实验1 雷诺实验一、目的1．观察流体在层流和湍流时两种不同的流动形态，观察层流时流体在导管中的速度分布。
2．测定各种流动状态下的Re，建立层流、湍流与Re之间的联系。
二、原理1．层流与湍流的根本区别，在于流体内部质点的运动方式不同。
层流时，流体的质点沿着与管轴平行的方向成直线运动，互不碰撞，互不混合，湍流时流体质点的运动是不规则的，质点之间发生剧烈的碰撞与混合并导致整个流体的湍动，无论层流和湍流，管壁处速度都为零，离开管壁以后速度渐快，管中心处速度最大。
层流时，速度沿管子的直径按抛物线的规律分布。
2．流体流动状态是由多方面因素决定的，把这些因素组合成，称为雷诺准数（Re），根据Re的数值，可判断流动属于层流还是湍流。
三、实验设备及流程实验装置如图所示。
试验时水由稳压水槽进入玻璃管，此玻璃管供观察流体流动形态和层流时导管中流速分布之用。
为了使玻璃管内的流动稳定，槽内设有缓冲器和溢流器，实验时应维持稳压水槽液面稳定。
雷诺实验装置四、实验步骤1．层流速度分布演示先将流量计后的出口调节阀关闭，将水加满整个试验系统，并保持溢流水槽内有一定的溢流量。
打开示踪剂管路阀，让示踪剂充满整个试验导管的截面，再调节自由夹至能观察到管内红色细流。
少许开启转子流量计调节阀，将流量调至最小，以便观察稳定的层流流型及层流时流体在管截面上的速度分布（切勿扰动）。
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化工原理实验（上、下）讲义专业:应用化学应用化学教研室2012.6实验一 流体机械能转化实验一、实验目的1、了解流体在管内流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对柏努利方程的理解。
2、了解流体在管内流动时，流体阻力的表现形式。
二、实验原理流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。
对于实际流体， 因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。
所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有：2211221222f p v p v z z H g g g gρρ++=+++上式称为柏努利方程。
三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ）实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示：图1-1 能量转换流程示意图图2-2实验导管结构图四、操作步骤1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。
2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流管有液体溢流。
3.流体稳定后读取并记录各点数据。
4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。
5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。
五、数据记录和处理五、结果与分析1、观察实验中如何测得某截面上的静压头和总压头，又如何得到某截面上的动压头？2、观察实验，对于不可压缩流体在水平不等径管路中流动，流速与管径的关系如何？3、实验观测到A、B截面的静压头如何变化？为什么？4、实验观测到C、D截面的静压头如何变化？为什么？5、当出口阀全开时，计算从C到D的压头损失？六、注意事项1．不要将离心泵出口上水阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。
2．流量调节阀开大时，应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵上水阀。
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实验一 雷诺演示实验一、 实验目的1. 了解流体圆管内的流动形态及其与雷诺数Re 的关系；2. 观察流体在圆管内作稳定层流及湍流两种情况下的速度分布及湍流时壁面处的层流内层；3. 观察并测定流动形态发生临界变化时流量、流速与雷诺数。
二、 实验原理雷诺数μρdu =Re ，一般情况下Re ＜（2000～3000）时，流动形态为层流，Re ＞4000时，流动形态为湍流。
μπρμπρπμρd q d du d du 44141Re =∙∙==测定流体1升水所需时间，计算出q ，然后可计算出对应的Re 。
三、 实验装置在1700⨯500⨯500mm 的玻璃水箱内安装有一根内径为28mm 、长为1450mm 的长玻璃管，玻璃管进口做成喇叭形以保证水能平稳的流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂——红墨水。
水由水箱底部进入，并从上部溢流口排出，管内水流速可由管路下游的阀门控制。
本装置玻璃水箱主体由15mm的钢化玻璃粘接而成，所连接上下水管道均有不锈钢材质，下边的轮为能承重的加强轮，在做实验时，需要将轮刹车。
本实验其他设施：水、红墨水、秒表:1块、量筒：1000ml 1个四、实验步骤与现象观察1.开启上下阀门至溢流槽出现溢流。
2.缓和开启实验玻璃管出口阀门，为保证水面稳定，应维持少量溢流。
3.徐徐打开显示剂橡皮管上夹管，调整显示剂流速与管内水流速一致，观察显示剂流线，并记录一定时间内通过的水量和水温。
4.自小到大再自大到小调节流量，计算流型转变的临界雷诺数。
5.观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。
6.观察湍流时壁面处的层流内层。
五、注意事项1．由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从给针头出来的红墨水线不发生沉降，需要红墨水用水稀释50％左右。
2．在观察层流流动时，当把水量调得足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹动均会对线型造成影响。
为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。
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实验Ⅰ：实验一 流量计校核实验一、实验目的1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。
2．掌握流量计的标定方法。
3．测定节流式流量计的流量系数C ，掌握流量系数C 随雷诺数Re 的变化规律。
4．学习合理选择坐标系的方法。
5．学习对实验数据进行误差估算的具体方法。
二、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系：采用正U 形管压差计测量压差时，流量Vs 与压差计读书R 之间关系有： (1)式中： V s 被测流体（水或空气）的体积流量，m 3/s ； C 流量系数（或称孔流系数），无因次； A 0 流量计最小开孔截面积，m 2，A 0=(π/4)d 02； 下上－P P 流量计上、下游两取压口之间的压差，P a ；ρ 被测流体（水或空气）的密度，Kg/m 3； A ρ U 形管压差计内指示液的密度，Kg/m 3；ρ１ 空气的密度，Kg/m 3；R U 形管压差计读数，m ； 式3-1也可以写成如下形式：()ρ下上－P P CA V s 20=()ρρρ120-=A s gR CA V(1a)若采用倒置U 形管测量压差：ρgR P P ＝－下上（忽略空气对测量的影响）则流量系数C 与流量的关系为：(2)用体积法测量流体的流量V s ，可由下式计算：(3) (4)式中：V s 水的体积流量，m 3/s ；△t 计量桶接受水所用的时间，s ；A 计量桶计量系数；△h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm ，△h=h 2-h 1； V 在△t 时间内计量桶接受的水量，L 。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数 R 和流量V s 绘制成一条曲线即流量标定曲线。
同时用式（1a ）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C —雷诺数Re 的关系曲线。
(5)式中：d —实验管直径，m ； u —水在管中的流速，m/s 。
三、实验内容1、以涡轮流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。
化工原理实验讲义(doc 55页)
化工原理实验讲义(doc 55页)化工原理实验讲义化工与环境学院化学工程与控制系化工原理实验室目录第 1 章........................化工基础实验技术41.1温度的测量41.2压力的测量91.3流量的测量13第 2 章.............. 实验数据分布及基本数据处理212.1实验数据的分布212.2实验数据的基本处理222.3实验报告的基本要求23第 3 章........................化工原理基本实验273.1流体流动阻力的测定273.2离心泵特性曲线的测定343.3对流传热系数的测定403.4填料塔压降曲线和吸收系数的测定453.5精馏塔效率的测定543.6干燥速率曲线的测定613.7扩散系数的测定663.8液—液萃取塔的操作72第 4 章............................... 演示实验784.1雷诺实验784.2机械能守恒与转换824.3边界层形成与分离85第 5 章.................... 化工流动过程综合实验87第 1 章化工基础实验技术1.1 温度的测量1.常用的温度计形式（1）膨胀式温度计实用的膨胀式温度计有玻璃管液体温度计，双金属片温度计和压力表式温度计。
（2）玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计利用液体的体积与温度之间的关系，用毛细管内液体上升的高度来指示被测温度。
一般测量范围在−100℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，测量精度较高（0.1~2.5级）。
工作液体多使用汞和酒精，封装时充入惰性气体，以防止液柱断开。
（3）双金属片温度计双金属片温度计制作成表盘指针形式。
双金属片结合成一体，一端固定，另一端自由。
由于不同金属的热膨胀系数的差异而产生弯曲变形，带动指针的位移。
一般测量范围在−80℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，但测量精度不高（1~2.5级）。
（4）压力表式温度计压力表式温度计的工作原理与机械式压力表相同。
化工原理实验讲义
实验一流体流动形态及雷诺数的测定一、实验目的1.观察层流湍流两种流动现象2.测定流型与雷诺数的关系二、基本原理流体有两种不同的流动形态即滞流（层流）和湍流（絮流）。
流体作滞流流动时，其质点作平行于管轴的直线运动，滞流时流体质点在沿管轴流动的同时，还作着杂乱无章的随机运动。
雷诺准数是判断流动形态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：μρduRe=式中d---管子的管径（m）u---流体的流速（m/s）ρ--- 流体密度（Kg/m3）μ---流体的粘度（NS/m2）一般认为：eR小于2000时，流动形态为滞流。
e R大于4000，流动为湍流。
e R 数值在两者之间时，有时为湍流，有时为滞流，其主要和环境有关。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅于流速有关，本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
三、实验装置与流程1、实验装置的特点本设备为卧式装置，可视性好。
设备无动力装置，操作方便、稳定。
雷诺数的测量范围为：1000-10000。
2、主要技术数据1. 外形尺寸：2300×600×800mm2. 水箱（正面装有有机玻璃，可供观察）：670×600×600mm3. 有机玻璃实验管：Φ30×2.5 mm L=1200 mm4. 流量计：LZB-25 100-1000 1/HLZB-10 10-100 1/H3、实验装置实验装置由稳压溢流水槽、实验导管和转子流量计等部分组成，具体实验装置如图所示：1 示踪剂（红墨水）2,3,4,7,8 针形阀5,6 流量计实验装置流程四．实验方法及步骤：1. 水通过进水箱，充满水箱。
开启出水阀，排除管路系统中的空气。
2. 为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流入进水槽后由小孔流入水箱，其中多余的水经溢流口流入下水道中。
3. 测定水温（普通温度计）4. 将示踪剂（红墨水）加入储瓶中。
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实验一 单相流动阻力测定一、实验内容1．测定给定管路内流体流动的直管摩擦系数λ及其与雷诺数Re 之间的关系曲线； 2．测定给定管路内阀门的局部阻力系数ξ。
二、实验目的1．掌握直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法及其工程意义，学会用量纲分析法规划实验； 2．掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数之间的关系及其变化规律，学会用双对数坐标纸绘图； 3．学习U 管压差计、压差传感器测量压差、流量计测量流量的方法； 4．学习局部阻力系数的测定方法。
三、实验原理流体管路是由直管、阀门、管件（如三通、弯头、大小头等）等部件组成。
实际流体具有粘性，流体在管路中流动时，由于流体本身的内摩擦和流动过程中产生的涡流，将导致一定的机械能损失，宏观上表现为流体流动过程中有阻力。
流体在直管中流动时所受到的阻力称为直管阻力（或沿程阻力），它所产生的机械能损失称为直管阻力损失。
流体流经各种阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力损失。
在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。
1.直管摩擦系数λ与雷诺数关系Re 的测定流体在水平的均匀管道中作稳定流动时，被测管道两截面间的阻力损失h f 表现为压强的降低，即：ρρp p p h f ∆=-=21 （1-1）影响阻力损失的因素很多，为减少实验工作量，降低实验实施难度，可采用量纲分析法来规划实验（量纲分析法参阅有关教材）。
由量纲分析法可以导出阻力损失的统一表达式（范宁公式）：22u d l h f λ= （1-2）由式（1-1）和（1-2）：22u p l d ∆=ρλ （1-3）而， μρdu =Re （1-4）λ是Re 和相对粗粗度ε/d 的函数，可表示为： ()dελRe,Φ＝ （1-5）对于给定的管路，λ～Re 关系可以由实验测定。
2.局部阻力系数ξ的测定局部阻力通常用当量长度或局部阻力系数法来表示。
化工原理实验讲义（应化）
化⼯原理实验讲义（应化）实验⼀雷诺实验⼀、⽬的与要求1、通过实验了解圆管内流体流动情况，建⽴流型概念。
2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。
3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。
⼆、实验原理流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。
流体流动的型态与流体的密度、粘度及流道的直径有关。
这可⽤雷诺准数来判断，⼀般为：Re≤2000为滞流Re≥4000为湍流2000三、实验主要仪器及主要技术数据实验主要仪器：雷诺仪、秒表、量筒实验主要数据：实验管道有效长度L=600mm外径d =30mm内径d i=26mm四、实验⽅法1、准备⼯作（1）向墨⽔储瓶中加⼊适量的⽤⽔稀释过的墨⽔。
（2）调整墨⽔细管出⼝的位置，使它位于实验管道的中⼼线上。
（3）轻轻打开墨⽔流量调节夹，使墨⽔从墨⽔咀流出，排出墨⽔管内空⽓，关闭调节夹。
2、雷诺实验过程（1）关闭流量出⼝调节阀，打开储⽔槽进⽔阀，使⾃来⽔充满⽔槽，并使槽内溢流堰具有⼀定的溢流量。
（2）轻轻打开管道出⽔阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内⽓体。
（3）调节储⽔槽下部的出⽔阀开度，调节储⽔槽液位，使其保持恒定。
（4）缓慢地适当打开墨⽔流量调节夹，墨⽔⾃墨⽔咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前⽔流量下实验管道中墨⽔的流线。
根据流线判断流型，并⽤秒表、量筒测定流体流量。
（5）适当的增⼤管道出⽔阀开度，通过调节储⽔槽下部的出⽔阀和进⽔阀控制储⽔槽液位，并维持⼀定的⽔槽溢流板溢流量。
适当调整墨⽔流量，使墨线清晰，稳定后，测定较⼤流量下实验管内的流动状况。
如此反复，可测得⼀系列不同流量下的流型，并判断临界流型。
3、速度分布图的测定与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出⽔阀的开度范围。
⾸先使储⽔槽液位恒定（此时，可通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀使液位稳定），瞬时开关墨⽔流量调节夹，在墨⽔咀出⼝处形成⼀个墨团，观察墨团端⾯特征，打开管道出⽔阀（使出⽔阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端⾯随流体流动时的变化，记下管道末端墨团端⾯的形态后，通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀调节储槽液位，使其恒定。
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化工原理实验指导书唐山学院目录实验一流体流动阻力的测定 (1)实验二离心泵特性曲线的测定 (5)实验三传热系数测定实验 (7)实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9)实验五填料塔吸收实验 (12)演示实验柏努利方程实验 (14)雷诺实验 (16)实验一流体流动阻力的测定、实验目的1、 了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法；2、 确定摩擦系数入 与雷诺数Re 的关系。
、基本原理由于流体具有粘性， 在管内流动时必须克服内摩擦力。
当流体呈湍流流动时， 质点间不断相互碰撞，弓I 起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。
流体的粘性和 流体的涡流产生了流体流动的阻力。
在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得:△ P f = △ PL —两侧压点间直管长度（m ）d —直管内径（m ） 入一摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ）△ P f —直管阻力引起的压降（N/m 2） 卩一流体粘度（Pa.s ） P —流体密度（kg/m 3）本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系 列流量下的△ P f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入 和Re ，在双对数坐标纸上绘出入〜Re 曲线。
三、实验装置简要说明水泵将储水糟中的水抽出， 送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量， 然后送入 被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。
被测直管段流体流 动阻力△ P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气一水倒置 U 型管来测量。
h f.P f-p'dRe =du 「~¥~ 22四、实验步骤：1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。
2、大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热10-15分钟，观擦数字仪表的初始值并记录后方可启动泵做实验。
3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气一水倒置U型管内两液柱的高度差不为0，则说明系统内有气泡存在，需要排净气泡方可测取数据。
排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。
4、测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测15〜20组数，建议当流量读数小于300L/h时，用空气一水倒置U型管测压差△ P。
5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。
五、使用实验设备应注意的事项：1、调流量要慢、稳、准。
2、利用压力传感器测大流量下△ P时，应切断空气一水倒置U型管B1、B2两阀门否则影响测量数据。
3、在实验过程中每调节一个流量之后待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。
4、若较长时间不做验验，启动离心泵之前应先转动泵轴使之灵活运转，否则烧坏电机。
实验二离心泵特性曲线测定一、实验目的1、熟悉离心泵的操作与结构；2、测定离心泵在一定转速下的特性曲线。
二、基本原理在一定转速下，离心泵的压头He,轴功率N及效率n均随实际流量Qe的大小而改变。
因此泵的特性是由H=f(Qe),Ne=f(Qe) 和n =f(Qe)三条曲线来决定。
而此三条曲线是经实验测得标绘出来。
1、流量Qe的测定通过调节阀门改变水流量的大小，采用文式流量计测得压差，求其相应的体积流量Qe。
Qe 二C。
A o . 2 p单位(m 3/s)2、离心泵压头He的测定在离心泵的吸入口和压出口之间列柏努力方程Z -- — H e丸馬2g•••离心泵d入=d出R出— P入.H =(Z出一Z入)出一.(m)••• U入=u出又••• H f(入-出)可忽略3、离心泵轴功率的计算泵轴功率N =电机输出功率=功率表读数x电机效率(Kw )功率表读数=电机输入功率泵的有效功率Ne =匹鱼^^^(KW) 1000 102式中：NeA。
一文丘里流量计喉管的横截面积C 0 一流量系数C 0=1△ P—文丘里流量计的压差Z出一z入离心泵进出口管路的垂直距离P出一P入离心泵进出口管路的压强三、实验装置简要说明本实验用WB70/055型离心泵进行实验，用离心泵将储水槽内的水抽出，送入离心泵性能测定管路测量系统，然后由压出管排至水槽。
在泵的吸入口和压出口处，分别装有真空表和压力表，以测量水进口处的压力。
泵的出口管线装有文氏流量计及调节阀门，用来调节水的流量或管内压力。
四、实验方法1、向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。
2、在启动离心泵之前需做如下检查：(1) 流量调节阀门10和2,离心泵出口压力表和真空表的调节阀，倒置U型管的阀门B i、、B2均应关闭。
(2) 流量测量压差变送器的平衡阀打开。
3、启动离心泵，打开阀门10至全开。
稍停片刻，待流体赶净管路内的气泡后关闭平衡阀。
打开压力表及真空表的调节阀。
4、测取数据顺序可任选。
切记流量从最大至流量为零应均匀取点15〜20组数据。
5、数据测量完毕，关闭压力表，真空表并把平衡阀打开。
五、使用实验设备应注意的事项1、启动离心泵之前，一定要检查各处阀门。
2、流体在管路输送中不应有气存在。
3、测量数据将流量传感器的平衡阀一定处于关闭状态，否则影响测量数据值。
4、离心泵不要长时间空转。
1、对现有实验条件，泵的特性曲线能否改变？2、管路排水口安装在水面之上和浸在水中对实验值有何影响？3、由实验得知，泵的流量越大，泵进口处真空度越大，为什么？实验三 传热系数测定实验一、 实验目的1、 通过实验掌握传热膜系数a 的测定方法，并分析影响a 的因素；2、 掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C 和指数m 、n 的方法；3、 通过实验提高对a 关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；二、 基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数a ,当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Re m Pr n Gr p对强制湍流，Gr 准数可以忽略。
Nu = C Re m Pr n本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数 m 、n 和系数C 。
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。
为了便于掌握这类方程的关联方法，可取 n = 0.4 （实验中流体被加热）。
这样就简化成单变量方程。
两边 取对数，得到直线方程：Nu lg = lg C ■ m lg RePr在双对数坐标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数 m 。
在直线上任取一点的函数值代入方程中得到系数 C ,即Nu用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。
应用计算机对多变量方程进行一次回归, 就能同时得到C 、m 、n 。
可以看出对方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。
雷诺准数 Re 二斗努塞尔特准数NU 二』普兰特准数 Pr 亡0.4Pr Red —换热器内管内径（m ）a i —空气传热膜系数（W/m 2 •C ）P —空气密度（kg/m 3） 入一空气的导热系数（W/m •C ） C_P —空气定压比热（J/kg •C ） 实验中改变空气的流量以改变准数Re 之值。
根据定性温度计算对应的Pr 准数值。
同时由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数a 值。
进而算得Nu 准数值。
因为空气传热膜系数a 1远大于蒸汽传热膜系数a 2，所以传热管内的对流传热系数a1约等于冷热流体间的总传热系数K 。
则有 牛顿冷却定律：Q = a i A △ t mA —传热面积（m 2）（内管内表面积） △ t m —管内外流体的平均温差（C ）t 2• •切l^I 二 t 2w —空气质量流量（kg/h ） V —空气体积流量（m 3/h ） t i ,t 2 —空气进出口温度（C ）实验条件下的空气流量 V （m 3/h ）需按下式计算:V =V tl1V t —空气入口温度下的体积流量（m 3/h ）1t —空气进出口平均温度（C ）△ P —孔板两端压差（KPa ）Pt 1—进口温度下的空气密度（kg/m 3）强化传热被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力； 使换热器能在较低温差下工作； 并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效的利用能源和资金。
强化换热的方法有多种， 本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转， 一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。
其中： △ t 1= T-t 1 , △ t 2= T-t 2T —蒸汽侧的温度，可近似用传热管的外壁面平均温度 T w = 8.5+21.26 X EE —热电偶测得的热电势 （mv ）CQ= w _ p （t 2-t i ） /3600 =V 传热量Q 可由下式求得:T w (C)表示C P _ P (t 2-t 1) /3600其中V-可按下式计算强化传热时，Nu °= B Re m，其中B、m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
同样可用线性回归方法确定B和m的值。
单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，即强化管的努塞尔特准数Nu o与普通管的努塞尔特准数Nu 的比。
显然，强化比Nu °/ Nu > 1，而且它的值越大，强化效果越好。
三、实验装置简要说明本实验采用列管式换热器，热空气走管程，冷水走壳程。
⑴传热管参数传热面积0.4m 2⑵不锈钢孔板流量计的孔径比m = 17mm / 44mm ~ 0.39⑶空气进、出口测量段的温度t l、t2采用电阻温度计测量，在显示仪表上直接读数。
换热管的外壁面平均温度T w采用铜一康铜热电偶测量，在数字式毫伏计上显示数值E。
⑷空气用电加热器加热出口温度控制在160 C。
四、实验方法及步骤1、实验前的准备，检查工作。
⑴打开冷水开关调制一定流量。
⑵检查空气流量旁路调节阀是否全开。
⑶检查普通管支路各控制阀是否已打开。
⑷ 接通电源总闸，启动电加热器开关，开始加热。
2、实验开始。
⑴提前启动鼓风机，约加热十分钟后，保证实验开始时空气入口温度T（C）比较稳定。
⑵调节空气流量旁路阀的开度，使流量计读数为所需的空气流量值⑶稳定5〜8分钟左右读取匕1"汀2值以及流体流量。
（注意：第一个数据点必须稳定足够的时间）⑷重复⑵与⑶共做5〜6个空气流量值。
⑸最小最大流量值一定要做。
⑹整个实验过程中，加热电压可以保持不变，也可随空气流量的变化做适当的调节。
⑺测定5〜6组实验数据。
4、实验结束。
⑴关闭加热开关。
⑵ 过5分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。
⑶切断总电源。
五、实验注意事项1、实验装置仪表柜上的拉门学生不得随便打开，以防触电。
2、注意要先开鼓风机再开加热器，关闭时先关加热器后关鼓风机电源。