对流传热系数的测定实验报告
空气对流传热系数的测定实验报告
空气对流传热系数的测定实验报告空气对流传热系数的测定实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间的热量传递过程。
在工程和科学领域中，对流传热是一种常见的传热方式。
对流传热系数是描述流体对流传热能力的物理量，对于研究和应用热传导、换热器设计等方面具有重要意义。
本实验旨在通过测定空气对流传热系数，探究对流传热的规律和机制。
实验装置和方法：实验所需的装置包括一个加热器、一个温度计、一个风扇和一根长而细的金属棒。
首先，将金属棒的一端插入加热器中，确保其与加热器接触良好。
然后，将风扇放置在金属棒的另一端，并将其打开。
接下来，使用温度计测量金属棒不同位置的温度，并记录下来。
实验过程和结果：在实验开始时，我们先调节加热器的温度，使其保持在一个恒定的值。
然后，使用温度计分别测量金属棒的不同位置的温度。
我们将测得的温度数据记录在表格中，并根据测得的温度差值计算出空气对流传热系数。
通过对实验数据的分析，我们发现金属棒的温度随着距离加热器的距离逐渐降低。
这是因为加热器提供的热量通过金属棒向外传递，而空气对流传热是主要的传热方式。
随着距离的增加，空气对流传热的效果逐渐减弱，导致温度下降。
根据测得的温度数据，我们使用经验公式计算了空气对流传热系数。
经过计算，我们得到了不同位置的空气对流传热系数的数值。
这些数值与理论值进行对比，发现它们基本上是一致的，验证了我们的实验结果的准确性。
讨论和结论：通过本次实验，我们成功测定了空气对流传热系数，并验证了实验结果的准确性。
空气对流传热系数的测定对于工程和科学领域中的热传导和换热器设计等方面具有重要意义。
然而，本实验也存在一些局限性。
首先，我们只使用了一个加热器和一个风扇进行实验，这可能导致实验结果的一定偏差。
其次，我们没有考虑其他可能影响对流传热的因素，如湿度和压力等。
为了进一步提高实验的准确性，可以使用更多的加热器和温度计进行测量，以获得更多的数据。
此外，可以在实验中引入其他因素，如湿度和压力的测量，以更全面地了解对流传热的规律和机制。
对流给热系数测定实验报告
对流给热系数测定实验报告实验名称:对流换热系数的测量实验一、实验目的1.测量圆形水平直管外的水蒸气凝结换热系数α0和圆形水平直管内冷流体（空气或水）的强制对流换热系数αi2.观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。
3掌握热电阻测温方法。
4掌握计算机自动控制和流量调节的方法。
5了解涡轮流量传感器和智能流量积算仪的工作原理和使用方法。
6了解电动调节阀压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。
7掌握化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程图及实验流程简述2途经阀○6、阀○7由蒸汽分布管进入套管换热器的环隙通道，冷凝水蒸汽自蒸汽发生器○9.阀门○ 8号污水排入沟渠。
水从阀门流出○4或电动调节阀○5、12控制的旋涡气泵产生的空气依次经过阀○冷流体水或来自由变频器○13.10进入套管式热交换器、涡轮流量计的内管○ 水或空气流量调节阀○ 加热后排入下水道或通风口。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项空气-蒸汽系统1.开启电源。
依次打开控制面板上的总电源、仪表电源。
1.调整手动调节阀○ 10以最大化空气量。
2.启动涡流空气泵○9、阀○8，排除套管环隙中积存的冷凝水，然后适当关小3.排蒸汽管道的冷凝水。
打开阀○8.注意阀门○ 8不能开得太大，否则会有严重的蒸汽泄漏。
阀门○6，蒸汽从蒸汽发生器○2沿保温管路流至阀○7；慢慢打开阀○7，4.调节蒸汽压力。
打开阀○蒸汽开始流入套管环空，并加热内管的外表面。
控制蒸汽压力稳定在0.02MPa，不超过0.05mpa，否则蒸汽不够用。
5.测量不同流量下的相应温度。
当巡检仪在控制面板上显示的11个温度、压力数据和智能流量积算仪显示的空气流量稳定时，记录所有温度、压力6，分别取最大空气流量的1/2及1/3，分别记录下相应流量下的流量数据。
然后再调节阀○稳定的温度和压力数据，使共有3个实验点。
7和阀门○ 6、关闭仪器电源和主电源。
6.实验结束后，关闭蒸汽阀○水~水蒸汽系统操作步骤和方法与空气-蒸汽系统基本相同，只是冷流体由空气变为冷水，并且仍然选择了三个实验点。
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。
对流传热系数的测定实验报告
淅江丈禽化学实验报告课程名称：过程工程原理实验甲实验名称：对流传热系数的测定指导教师：___________________专业班级： _____________________ 姓名： ________________________ 学号： ________________________ 同组学生： _____________________实验日期： _____________________实验地点：目录一、实验目的和要求 (2)二、实验流程与装置 (2)三、实验容和原理 (3)1.间壁式传热基本原理 (3)2.空气流呈的测定 (5)3.空气在传热管对流传热系数。
的测定 (6)3. 1牛顿冷却定律法 (6)3. 2近似法 (6)3. 3简易Wilson图解法 (7)4.拟合实验准数方程式 (8)5.传热准数经验式 (8)四、操作方法与实验步骤 (9)五、实验数据处理 (10)1.原始数据： (10)2.数据处理 (10)六、实验结果 (13)七、实验思考 (14)、实验目的和要求1） 掌握空气在传热管对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的 因素和强化传热的途径； 2） 把测得的数据整理成=形式的准数方程，并与教材中公认经验式进行比较；3） 了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
二、实验流程与装置本实验流程图（横管）如下图1所示，实验装置由蒸汽发生器、孔板 流量计、变频器、套管换热器（强化管和普通管）及温度传感器、只能显 示仪表等构成。
空气-水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器， 与被风机抽进的空气进行换热交换，不凝气或未冷凝蒸汽通过阀门（F3 和F4）排岀，冷凝水经排出阀（F5和F6）排入盛水杯。
空气山风机提供, 流量通过变频器改变风机转速达到自动控制,空气经孔板流量计进入套管 换热器管，热交换后从风机岀口排出。
注意：普通管和强化管的选取：在实验装置上是通过阀门（F1和F2） 进行切换，仪表柜上通过旋钮进行切换，电脑界面上通过鼠标选择，三者 必学统一。
对流传热系数测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式nu=ARempr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式nu=bRem中常数b、m的值和强化比nu/nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置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，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1实验装置结构参数12蒸汽压力空气压力图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；35—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；12、13—蒸汽放空口；15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=ARem 中常数A、m的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=bRem 中常数b、m的值。
四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。
【2017年整理】实验五对流传热系数
实验五对流传热系数的测定一、实验目的1．学会对流传热系数的测定方法。
2．测定空气在圆形直管内(或螺旋槽管内)的强制对流传热系数，并把数据整理成准数关联式，以检验通用的对流传热准数关联式。
3．了解影响对流传热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验内容测定不同空气流量下空气和水蒸汽在套管换热器中的进、出口温度，求得空气在管内的对流传热系数。
三、基本原理1．准数关联式对流传热系数是研究传热过程及换热器性能的一个很重要的参数。
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目的，这种传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行的热量交换，由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
由传热速率方程式知，单位时间、单位传热面所传递的热量为q=K(T-t) （5—1）而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由牛顿定律表示q=αh·(T-T w1) （5—2）或q=αc·(t w2-t) （5—3）式中q———传热量，W/m2；α———给热系数，W/m2·T———热流体温度，℃；t———冷流体温度，℃；T w1、t w2———热、冷流体侧的壁温，℃；下标：c——冷侧h——热侧。
由于对流传热过程十分复杂，影响因素极多，目前尚不能通过解析法得到对流传热系数的关系式，它必须由实验加以测定获得各影响因素与对流传热系数的定量关系。
为了减少实验工作量，采用因次分析法将有关的影响因素无因次化处理后组成若干个无因次数群，从而获得描述对流传热过程的无因次方程。
在此基础上组织实验，并经过数据处理得到相应的关系式，如流体在圆形（光滑）直管中做强制对流传热时传热系的变化规律可用如下准数关联式表示N u=CR e m P r n(5—4)Ndu=αλ(5—5)R du dw A e ==ρμμ(5—6) 式中 N u ———努塞尔特准数；R e ———雷诺准数；P r ———普兰特准数；w ———空气的质量流量， Kg /s ；d ———热管内径， m ；A ———换热管截面积， m 2；μ———定性温度下空气的粘度， Pa ·S ；λ———定性温度下空气的导热系数， W /(m ·℃)；α———对流传热系数， W /(m 2·℃)。
实验报告二：对流传热系数及准数关联式常数的测定
对流传热系数及准数关联式常数的测定实验报告1.前言研究表明，加入到换热器换热管中的扰流子添加物可以使换热管内流动的液体产生明显的螺旋运动。
换句话说，在换热器换热管中加入扰流子添加物，就相当于在换热器换热管中加入空隙率ε≥95%的多孔体，当换热器换热管中流动的液体流经这些扰流子添加物以后，流道内将产生明显的弥散流动效应，在低雷诺数下（Re≥300），由于弥散流动的促进，使换热器换热管中的液体转变为湍流。
湍流状态的流动液体其总热阻是所有流态液体中最小的，由于换热器换热管中湍流状态的流动液体热阻非常小，所以，换热器的传热系数（K）值将大大增加。
在高的传热系数（K）值状态下，换热器中扰流子强化传热的效果就会非常明显。
当然换热器中的扰流子对流经换热管的不同介质，其强化传热的效果是有区别的。
并且，换热管内扰流元件的形状和在传热面上的安装方法，对传热和流阻都有影响，一般可通过实验确定其最佳形式。
例如试验表明：在管道的全长填满螺旋形金属丝与间断设置螺旋圈相比，后者在传热性能不变时可减小流阻。
关于扰流子强化传热的原理，还有许多其它见解，有的专家认为扰流子强化传热是基于加大了传热面积和粗糙度，这无疑是正确的。
但试验表明，即使不紧贴壁面安装，则轴向固定在流道中心的扰流子也能使α值加大，有人解释为填充物能产生持续不断的涡流，并沿流向产生一个中心旋转流，在离心力的影响下使管中心的流体与壁面边界层流体充分混合。
从而减薄了边界层，强化了传热。
总的看，有关扰流子强化传热的理论还不完备和一致，一些数据仅来自实验，有待于更多的科研人员开发和利用。
在换热器换热管中加扰流子添加物，最明显的特点就是大大增强了换热管内侧的换热系数。
试验表明，在换热器换热管中加扰流子添加物，换热管内侧换热系数可比光管提高3.5倍以上。
扰流子强化传热除了减少金属消耗，它还可以提高工厂热能利用效率，降低能耗。
目前，一些设计追求高热强度，而管壳式换热器由于传热效率低，设计中采用的主要手段是选择提高对数平均温差，这要导致能耗的大幅度增加。
对流传热系数实验报告
一、实验目的1. 了解对流传热的基本原理，掌握对流传热系数的测定方法。
2. 掌握牛顿冷却定律的应用，通过实验验证其对流传热系数的计算公式。
3. 分析影响对流传热系数的因素，如流体速度、温度差、流体性质等。
二、实验原理对流传热系数是指单位时间内，单位面积上流体温度差为1℃时，单位面积上传递的热量。
牛顿冷却定律描述了对流传热过程，即：Q = h A (T1 - T2)式中：Q ——传热量（W）h ——对流传热系数（W/(m²·K)）A ——传热面积（m²）T1 ——高温流体温度（℃）T2 ——低温流体温度（℃）根据牛顿冷却定律，可以通过实验测量传热量、传热面积、流体温度差，从而计算出对流传热系数。
三、实验仪器与材料1. 套管换热器2. 温度计3. 流量计4. 计时器5. 计算器6. 水和空气四、实验步骤1. 准备实验仪器，连接套管换热器、温度计、流量计等。
2. 在套管换热器内注入水，打开冷却水阀门，调节流量至预定值。
3. 在套管换热器外通入空气，调节风速至预定值。
4. 同时打开加热器和冷却水阀门，使水加热至预定温度，空气冷却至预定温度。
5. 记录开始加热和冷却的时间，观察温度变化。
6. 当温度变化稳定后，记录温度计的读数，计算温度差。
7. 关闭加热器和冷却水阀门，停止实验。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括水温度、空气温度、流量、时间等。
2. 根据牛顿冷却定律计算传热量Q：Q = m c ΔT其中，m为水的质量流量（kg/s），c为水的比热容（J/(kg·K)），ΔT为温度差（K）。
3. 计算对流传热系数h：h = Q / (A ΔT)六、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算对流传热系数h，并与理论值进行比较。
2. 分析实验结果，探讨影响对流传热系数的因素。
3. 分析实验误差，总结实验经验。
七、结论通过对对流传热系数的测定实验，掌握了对流传热的基本原理和牛顿冷却定律的应用。
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浙江大学化学实验报告课程名称：过程工程原理实验甲实验名称：对流传热系数的测定指导教师：专业班级：姓名：学号：同组学生：实验日期：实验地点：目录一、实验目的和要求 (2)二、实验流程与装置 (2)三、实验内容和原理 (3)1.间壁式传热基本原理 (3)2.空气流量的测定 (5)3.空气在传热管内对流传热系数α的测定 (5)3.1牛顿冷却定律法 (5)3.2近似法 (6)3.3简易Wilson图解法 (6)4.拟合实验准数方程式 (7)5.传热准数经验式 (7)四、操作方法与实验步骤 (8)五、实验数据处理 (9)1.原始数据： (9)2.数据处理 (9)六、实验结果 (12)七、实验思考 (13)一、实验目的和要求1）掌握空气在传热管内对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径；2）把测得的数据整理成 N u=ARe n形式的准数方程，并与教材中公认经验式进行比较；3）了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
二、实验流程与装置本实验流程图（横管）如下图1所示，实验装置由蒸汽发生器、孔板流量计、变频器、套管换热器（强化管和普通管）及温度传感器、只能显示仪表等构成。
空气-水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行换热交换，不凝气或未冷凝蒸汽通过阀门（F3和F4）排出，冷凝水经排出阀（F5和F6）排入盛水杯。
空气由风机提供，流量通过变频器改变风机转速达到自动控制，空气经孔板流量计进入套管换热器内管，热交换后从风机出口排出。
注意：普通管和强化管的选取：在实验装置上是通过阀门（F1和F2）进行切换，仪表柜上通过旋钮进行切换，电脑界面上通过鼠标选择，三者必学统一。
图1 横管对流传热系数测定实验装置流程图图中符号说明如下表：三、实验内容和原理在工业生产过程中，大量情况下，采用间壁式换热方式进行换热。
所谓间壁式换热，就是冷、热流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面（传热元件）进行热量交换。
本装置主要研究汽-气综合换热，包括普通管和加强管。
其中，水蒸气和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸气走紫铜管外，采用逆流换热。
所谓加强管，是在紫铜管内加了弹簧，增大了绝对粗糙度，进而增大了空气流动的湍流程度，是换热效果更明显。
1.间壁式传热基本原理如图2所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热组成。
图2 间壁式传热过程示意图间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有：Q=m1c p1(T1−T2)=m2c p2(t2−t1)=α1A1(T−T w)m=α2A2(t w−t)m=KA∆t m (1)热流体与固体壁面的对流平均温差可由（2）式计算：(T−T w)m=(T1−T w1)−(T2−T w2) (2)ln T1−T w1T2−T w2固体壁面与冷流体的对数平均温差可由（3）式计算： (3)(t−t w)m=(t1−t w1)−(t2−t w2)ln t1−t w1t2−t w2热、冷流体的对数平均温差可由（4）式计算：∆t m=(T1−t2)−(T2−t1) (4)ln T1−t2T2−t1式中：Q ----热流量，J/s；m1, m2----分别为热、冷流体的质量流量，kg/sc p1，c p2----分别为定性温度下热、冷流体的比热，J/(kg·℃)T1，T2----分别为热流体的进出口温度，℃t2，t1----分别为冷流体的进出口温度，℃α1，α2----分别为热、冷流体与固体壁面的对流传热系数，W/(m2·℃)A1，A2----分别为热、冷流体的传热面积，m2(T−T w)m，(t−t w)m----分别为热、冷流体与固体壁面的对数平均温差，℃K----以传热面积A为基准的总传热系数，W/(m2·℃)A----平均传热面积，m2∆t m----冷、热流体的対数平均温差，℃由实验装置流程图可见，本实验的强化管或普通管换热，热流体是蒸汽，冷流体是空气。
2.空气流量的测定空气在无纸记录仪上现实的体积流量，与空气流过孔板时的密度有关，考虑到实际过程中，空气的进口温度不是定值，为了处理上的方便，无纸记录仪上显⁄时的读数，因此，如果空气示的体积流量是将孔板出的空气密度ρ0当作1kg m3实际密度不等于该值，则空气的实际体积流量应该由下式进行校正： (5)V′=√ρ空气质量流量m:m=V′ρ0 (6)式中：V′----空气实际体积流量，m3/sV----无纸记录仪上显示的空气的体积流量，m3/sρ0----空气在孔板处的密度，kg/m3,本实验中ρ0即为空气在进口问题t1下对应的温度。
3.空气在传热管内对流传热系数α的测定3.1牛顿冷却定律法在本装置的套管加热器中，环隙内通空气，水蒸气在紫铜管表面冷凝放热而加热空气。
在传热过程达到稳定后，空气作为冷流体，空气侧传热由式（1）可得：mc(t2−t1)=αA(t w−t)m (7) (8)即α=mc(t2−t1)A(t w−t)mt w1和t w2分别是换热管空气进口处的内壁温度和空气出口处的内壁温度，当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度较小时，可认为T w1≈t w1及T w2≈t w2，T w1和T w2分别是空气进口处的换热管外壁温度和空气出口处的换热管外壁温度。
一般情况下直接测量固体壁面温度，尤其是管内壁温度，实验技术难度较大，因此，工程上也常采用通过测量相对较易测定的流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流传热系数。
3.2近似法以管内壁面积为基准的总传热系数与对流传热系数间的关系为：1 K =1α2+R s2+bd2λd m+R s1d2d1+d2α1d1 (9)式中：d1, d2----分别为换热管的外径、内径，md m----换热管的对流平均直径，mb---换热管的壁厚，mλ----换热管材料的导热系数，W/(m∙℃)R s1,R s2----分别为换热管外侧、内侧的污垢热阻，m2∙K/W 总传热系数K可由式（1）得：K=QA∆t m =m2c p2(t2−t1)A∆t m (10)用本装置进行实验时，管内空气与管壁间的对流传热系数α2约几十到几百W/(m2·K)，而管外为蒸汽冷凝，冷凝给热系数α1可到数万W/(m2·K)，因此冷凝传热热阻d2α1d1可忽略，同时蒸汽冷凝较为清洁，因此换热管外侧的污垢热阻R s1d2d1也可忽略。
实验中的传热元件材料采用紫铜，导热系数λ为383.8 W/(m∙K)，壁厚为1.5mm，因此换热管壁的导热热阻bd2λd m可忽略。
若换热管内测的污垢热阻R s2也可忽略，则由式（9）可知，α=K (11)由此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧对流传热热阻相比越小，此法测得的α的准确性就越高。
3.3简易Wilson图解法空气和蒸汽在套管换热器中换热，空气在套管内被套管环隙的蒸汽加热，当管内空气做充分湍流时，空气侧强制对流传热系数可表示为α=Cu0.8 (12)将式（12）代入式（9），得到：1 K =1Cu0.8+R s2+bd2λd m+R s1d2d1+d2α1d1 (13)依据3.2的分析，式（13）右边后侧三项在本实验条件下可认为是常数，则由式（13）可得：1 K =1Cu0.8+常数 (14)式（14）为Y=mX+B线性方程，以Y=1K ，X=1u0.8作图，可求得直线斜率m，于是得到：α=Cu0.8=u0.8m (15)4.拟合实验准数方程式由实验获取的数据计算出相关准数后，在双对数坐标纸上，拟合N u~R e直线，从而确定拟合方程，得出实验式：N u=ARe n (16)式中：N u----努塞尔数，N u=αdλ,无因次；Re----雷诺数，R e=ρudμ,无因次。
5.传热准数经验式对于流体在圆形直管内做强制湍流对流传热时，传热准数经验式为：N u=0.023Re0.8P r n (17)式中：P r----普兰特数，P r=cμλ,无因次。
上式适用范围为：Re=1.0×104~1.2×105，P r=0.7~120，管长与管内径之比L d⁄≥60。
当流体被加热时n=0.4，流体被冷却时n=0.3。
式中：λ----定性温度下空气的导热系数，W/(m∙℃）u----空气在换热管内的平均流速，m s⁄ρ----定性温度下空气的密度，kg m3⁄μ----定性温度下空气的黏度，P a∙s在本实验条件下，考虑P r变化很小，可认为是常数，则（17）式改写为：N u=0.02Re0.8附注：在0~100℃之间，空气物性与温度的关系式有如下拟合公式：（1）空气的密度与温度的关系式：ρ=10−5t2−4.5×10−3t+1.2916（2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下C p=1005J/(kg∙℃)60℃以上C p=1009J/(kg∙℃)（3）空气的导热系数与温度的关系式：λ=−2×10−8t2+8×10−5t+0.0244（4）空气的黏度与温度的关系式：μ=（−2×10−6t2+5×10−3t+1.7196）×10−5四、操作方法与实验步骤1）检查仪表、风机、蒸汽发生器及测温点是否正常，将蒸汽发生器灌水至液位不低于4处；52）打开总电源开关、仪表开关，开启蒸汽发生器加热，同时，全部开启两个不凝气排出阀，通过电脑设置温度在103℃；3）等有大量不凝气体冒出时，蒸汽缓缓进入换热器环隙以加热套环换热器，此时关闭不凝气体排出阀，打开冷凝液排出阀，使环隙中的冷凝水不断地排出，此时应保证有少量蒸汽冒出，且环隙内不能有大量冷凝液积留；4）启动风机，选择普通管，通过控制软件的流量设定依次设定20,14,10,7 m3ℎ⁄,待流量和热交换稳定后，采集4组数据；5）普通管测好后，切换为强化管，同4）依次设定20，11.8,7 m3ℎ⁄，待流量和热交换稳定后，采集3组数据；6）实验结束后，先关闭蒸汽发生器，待蒸汽温度下降到95℃以下后，关闭风机电源，总电源，清理实验器材。
五、实验数据处理1.原始数据：2.数据处理以强化管第一次数据（空气流量为20m3ℎ⁄）为例，由式（4）可得：∆t m=(T1−t2)−(T2−t1)ln T1−t2T2−t1=(101.264−73.53)−(101.264−25.5)ln101.264−73.53101.264−25.5=47.793℃在空气进口温度t1下，空气密度：ρ0=10−5t2−4.5×10−3t+1.2916=10−5×25.52−4.5×10−3×25.5+ 1.2916=1.183kg m3⁄则由式（5）可得：V′=V√ρ0=19.5817÷3600√1.183=5.001×10−3m3/s由式（6）可得：m=V′ρ0=5.001×10−3×1.183=5.917×10−3kg s⁄定性温度t=t1+t22=25.5+73.532=49.515℃<60℃则空气比热为C p=1005J/(kg∙℃)于是，由式（10）得：K=QA∆t m =m2c p2(t2−t1)A∆t m=5.917×10−3×1005×(73.53−25.5)π×0.019×1.020×47.793=98.156W/(m2·℃)为利用Wilson图解法，可求1 K =198.138=0.010,u=5.001×10−3π×0.0162÷4=24.869m/s，1u0.8=124.8730.8=0.076根据上表可作出下图以强化管第一组数据为例：空气的导热系数求得：λ=−2×10−8t2+8×10−5t+0.0244=−2×10−8×49.5152+8×10−5×49.515+0.0244=0.028312 W/(m∙℃）空气的黏度求得：μ=(−2×10−6t2+5×10−3t+1.7196)×10−5=1.95957×10−5P a∙s 空气的密度求得：ρ=10−5t2−4.5×10−3t+1.2916=1.108kg m3⁄则有N u=αdλ=93.412×0.0160.028312=52.79R e=ρudμ=1.108×24.869×0.0161.95957×10−5=22200.18同样的方法可得到下表：表 4利用双对数坐标纸拟合N~R直线可得到如下图：六、实验结果1）普通管和强化管不同空气流量下的对流传热系数如表 2，从表中易得，对流传热系数α随流量的增大而增大；且相同条件下强化管的对流传热系数要比普通管大。