清华大学化工实验基础-传热系数实验报告
清华大学化工实验基础-传热系数实验报告
化工基础实验报告实验名称传热系数的测定班级姓名学号成绩实验时间同组成员一.实验预习1．实验目的a)掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法；b)比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论；c)掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
2．实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各相关温度，即可算出K、α和λ了。
（1）测定汽-水套管的传热系数K=Q AΔT m式中：A——传热面积，m2；ΔT m——冷、热流体的平均温差，℃；Q——传热速率，W；Q=W汽r式中：W汽——为冷凝液流量，kg/s，r——为汽化潜热J/kg。
（2）测定裸管的自然对流给热系数α [W/(m2·℃)]α=QA(t W−t f)式中：t W,t f——壁温和空气温度，℃。
（3）测定保温材料的导热系数λ[W/(m·℃)]λ=QbA m(T W−t W)式中：T W, t W——保温层两侧的温度，℃；b——保温层的厚度，m；A m——保温层内外壁的平均面积，m23．流程装置该装置主体设备为“三根管”：汽水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
如下图：4. 实验操作工艺流程为：锅炉内加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液由计量管或量筒收集。
三根管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；一根为裸管；还有一根为套管式换热器，管外有来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α和λ。
具体实验步骤如下：1．熟悉设备流程，检查各阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水。
2．打开锅炉进水阀，加水至液面计高度的2/3。
3．将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220 V，满功率加热，待出口有蒸汽溢出时，一定要关闭其中的两个加热阀，将加热功率调至适宜值。
4．然后，打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，并记录。
传热系数的测定实验
实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。
⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。
⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。
二、实验原理实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 对流传热系数i α的测定 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2；m t ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。
()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；ｔw —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用t w 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i i L d S π= （4-3）式中：d i —内管管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。
c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
t i1，t i2， t w ， V i 可采取一定的测量手段得到。
⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为n i mii A Nu Pr Re =. （4-6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告化工原理实验传热实验报告一、引言传热是化工过程中不可或缺的环节，对于提高反应速率和产品质量具有重要意义。
为了研究传热现象，我们进行了一系列的实验。
本实验旨在通过传热实验，探究传热的基本原理和影响因素，为化工过程的优化提供理论依据。
二、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热方式；2. 掌握传热实验的基本方法和技巧；3. 分析传热过程中的影响因素。
三、实验原理1. 传热方式传热主要有三种方式：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子传递热量，对流是通过流体的运动传递热量，辐射是通过电磁波传递热量。
2. 传热方程传热过程可以用传热方程来描述，常见的传热方程有热传导方程、牛顿冷却定律和斯特藩－玻尔兹曼定律。
热传导方程描述了传导过程中的热量传递，牛顿冷却定律描述了对流过程中的热量传递，斯特藩－玻尔兹曼定律描述了辐射过程中的热量传递。
3. 传热系数传热系数是描述传热能力的物理量，它与传热介质的性质和传热过程中的条件有关。
传热系数越大，传热能力越强。
四、实验装置和步骤1. 实验装置本实验采用了传热实验装置，包括传热试验台、传热介质、传热表面、传热源和传热计等。
2. 实验步骤（1）将传热试验台接通电源，使传热源加热。
（2）调节传热介质的流量和温度。
（3）通过传热计测量传热过程中的温度变化。
（4）记录实验数据，并进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以计算传热系数和传热速率，进而分析传热过程中的影响因素。
1. 传热系数传热系数与传热介质的性质、传热表面的形状和条件有关。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热系数，并与理论值进行比较，从而评估传热实验的准确性和可靠性。
2. 传热速率传热速率是描述传热过程中热量传递的快慢程度的物理量。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热速率，并分析传热过程中的传热效率和能耗。
六、实验总结通过本次传热实验，我们深入了解了传热的基本原理和传热方式，掌握了传热实验的基本方法和技巧。
传热实验(化工原理实验)
传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。
二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(1)对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。
平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —壁面平均温度，℃。
因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 可采取一定的测量手段得到。
(2)对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。
化工原理实验报告：传热实验
化工原理实验报告：传热实验化工原理实验报告实验名称：传热膜系数测定实验实验时间:20__年11月姓名：班级：学号：同组人：正文一.报告摘要：套管换热器为本实验的研究对象，而以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄铜管内，热蒸汽走环隙。
研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
后测得的一系列温度及孔板压降数值，分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu，做出lg（Nu/Pr0.4）～lgRe的图像，分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A和m值。
二．实验目的及任务：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．实验原理:研究传热的关键问题是测算α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为：对于强制湍流有：用图解法对多变量方程进行关联，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）。
在两边取对数，得到直线方程为在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m。
在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数A，即其中实验中改变空气的流量，以改变Re值。
根据定性温度计算对应的Pr值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu值。
牛顿冷却定律为其中α——传热膜系数，W/(m2?℃)；Q——传热量，W；A——总传热面积，m2；Δtm——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。
传热量可由下式求得其中W——质量流量，kg/h；cp——冷空气的比定压热容，J/（kg?℃）；t1,t2——冷空气的进，出口温度，℃；ρ——定性温度下流体密度，kg/m3；V——冷空气体积流量，m3/h。
空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量V与孔板流量计压降Δp的关系为式中，Δp——孔板流量计压降，kPa；V——空气流量，m3/h。
化工原理传热实验报告
化工原理传热实验报告化工原理传热实验报告引言：传热是化工工程中非常重要的一项基础工艺，它涉及到许多化工过程中的关键环节，如加热、冷却、蒸发等。
为了深入了解传热过程的原理和规律，我们进行了一系列的传热实验。
本报告将从传热的基本概念、实验装置、实验方法和实验结果等方面进行详细阐述。
一、传热的基本概念传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子振动和碰撞传递，对流是指热量通过流体的流动传递，而辐射则是指热量通过电磁波辐射传递。
在化工过程中，这三种方式常常同时存在，因此对传热过程进行深入研究具有重要意义。
二、实验装置我们设计了一个简单的传热实验装置，包括一个加热器、一个冷却器和一个温度计。
加热器用来提供热源，冷却器则用来吸收热量。
温度计用来测量加热器和冷却器的温度变化。
实验装置的设计合理与否将直接影响到实验结果的准确性。
三、实验方法在实验开始之前，我们首先将实验装置中的冷却器和加热器置于同一温度下，以确保初始温度相同。
然后，我们将加热器加热至一定温度，同时记录加热器和冷却器的温度变化。
在记录温度变化的同时，我们还测量了环境温度和湿度等因素，以排除外界环境对实验结果的影响。
四、实验结果通过实验，我们得到了加热器和冷却器的温度变化曲线。
根据温度变化曲线，我们可以计算出传热速率和传热系数等参数。
实验结果表明，在传热过程中，传热速率与温度差成正比，与传热面积和传热系数成反比。
此外，传热速率还受传热介质的性质和流速等因素的影响。
五、实验分析通过对实验结果的分析，我们可以得出一些结论。
首先，传热速率与温度差成正比，这是因为温度差越大，热量传递的驱动力越大，传热速率也就越快。
其次，传热速率与传热系数成反比，这是因为传热系数越大，热量传递的效率越高，传热速率也就越快。
最后，传热速率还受传热介质的性质和流速等因素的影响，这需要进一步的研究和实验来探究。
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组）一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热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、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α12、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ⋅⋅=a A Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理间壁式传热过程是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三个传热过程所组成。
由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。
1）寻找影响因素物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 2）量纲分析ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]]3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验Nu ＝ARe a Pr b Gr c强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程：圆管传热牛顿冷却定律：圆筒壁传导热流量：)]/()ln[)()()/ln(112211221212w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----⋅-⋅=δλ空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ∆⨯= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]三、实验流程1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机图1、传热实验流程套管换热器内管为φ27×3.5mm黄铜管,长1.25m,走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。
化工原理_传热膜系数测定实验报告
北京化工大学化工原理实验报告实验名称：传热膜系数测定实验班级：化工1305班姓名：XXX学号：XXX 序号：11同组人：XXXX设备型号：XGB型旋涡气泵及ASCOM5320型压力传感器第4套实验日期：2015-12-17一、实验摘要首先，本实验让空气走内管，蒸汽走环隙，采用由XGB 型漩涡气泵风机、ASCOM5320型压力传感器、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，由人工智能仪来读取所有温度和压差等参数，用计算机软件实现数据的在线采集与控制。
其次，由所得数据分别求得了正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α，再通过作图，使用图解法确定了传热膜系数准数关系式Re Pr m n Nu A =（n=0.4）中的系数A 和指数m 后，在双对数坐标纸中作出了0.4/Pr Re Nu 的关系曲线。
最后，整理出了流体在圆管内做强制湍流流动的传热膜系数准数半经验关联式，并与公认的关联式进行了比较。
关键词：传热膜系数K 、雷诺数Re 、努赛尔准数Nu 、普朗特数Pr 、图解法二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法： （1）测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 （2）测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’2、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，将实验所得结果与公认的关联式进行比较，分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理间壁式传热过程可分为三个过程：第一、由热流体对固体壁面的对流传热，第二、固体壁面的热传导，第三、固体壁面对冷流体的对流传热。
当流体无相变时的对流传热准数关系式可由量纲分析法写为：Re Pr m n p Nu A Gr =对于强制湍流而言，Gr 数可忽略，进行简化后：Re Pr m n Nu A =在本文中，采用Excel 软件对上述准数关系式中的指数m 、n 和系数A 进行计算机求解。
化工原理实验之传热试验
江苏大学化工原理实验报告系别：制药工程班级：制药0902姓名：蔡建明学号：3090902054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取分析和强化传热过程，并实验之。
二、实验原理根据传热方程Q=KA Δt,只要测得传热速率Q 、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K 。
在实验中，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1Q 与自来水得到的热量2Q 应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以2Q 为准。
三、实验流程及设备本实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。
空气走管程，水走壳程。
列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。
四、实验步骤及操作要领1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的使用。
2、在实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。
3、控制所需的气体和水的流量。
4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数。
重复1次。
5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。
6、保持第四步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。
7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。
五、实验数据记录和整理1、设备参数和有关常数m换热面积: 0.422、实验数据记录表六、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. 答: 以第一组数据为例，计算过程如下：由m t KA Q ∆=，得mt A QK ∆=其中：A=0.42m ，s J t t C W Q c c /00.672)7.175.22(4200033.0)(12=-⨯⨯=-=Ｃ；Ｃ ，Ｃ；Ｃ ，Ｃ ；Ｃ，︒︒︒︒︒︒=-=-=∆=-=-=∆====9.107.176.2860.875.2210.1105.227.176.2810.1101212122121t T t t T t t t T TC t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆80.369.1060.87ln 9.1060.87ln 1212 带入K 式，得K m W t A Q K m 2/65.4580.364.000.672=⨯=∆=2、对比不同操作条件下的传热系数，分析数值，你可得出什么结论?答:K 值总是接近热阻大的流体侧的α值，试验中，提高空气侧的α值以提高K 值。
化工原理 传热综合实验报告 数据处理
化工原理 传热综合实验报告 数据处理七、实验数据处理1.蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 的测定，并比较冷空气以不同流速u 流过圆形直管时，总传热系数K 的变化。
实验时蒸汽压力：0.04MPa （表压力），查表得蒸汽温度T=109.4℃。
实验装置所用紫铜管的规格162mm mm φ⨯、 1.2l m =，求得紫铜管的外表面积200.010.060318576281.o S d l m m m ππ=⨯⨯=⨯⨯=。
根据24s sV V u A dπ==、0.012d m =，得到流速u ，见下表2： 表2 流速数据取冷空气进、出口温度的算术平均值作为冷空气的平均温度，查得冷空气在不同温度下的比热容p c 、黏度μ、热传导系数λ、密度ρ，如下表3所示：表3 查得的数据t 进/℃ t 出/℃ t 平均/℃()p c J kg ⋅⎡⎤⎣⎦℃ Pa s μ⋅ ()W m λ⋅⎡⎤⎣⎦℃ ()3kg m ρ-⋅ 22.1 77.3 49.7 10050.0000196 0.0283 1.093 24.3 80.9 52.6 1005 0.0000197 0.02851 1.0831 26.3 82.7 54.5 1005 0.0000198 0.02865 1.0765 27.8 83 55.4 1005 0.0000198 0.02872 1.0765 29.9 83.6 56.75 1005 0.0000199 0.02879 1.0699 31.8 83.7 57.75 1005 0.00002 0.02886 1.0666 33.7 83.8 58.75 1005 0.0000200 0.02893 1.0633 35.68459.81005 0.0000201 0.029 1.06根据公式()()=V s p s p Q m c t t c t t ρ=--出进出进、()()ln m T t T t t T t T t ---∆=--进出进出，求出Q序号 ()31sV m h -⋅ ()1u m s -⋅1 2.5 6.1402371072 5 12.280474213 7.5 18.420711324 10 24.560948435 12.5 30.701185536 15 36.841422647 17.5 42.98165975 82049.12189685和m t ∆，0S 已知，由0mQK S t =⋅∆，即可求出蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 。
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化工基础实验报告
实验名称传热系数的测定
班级学号成绩
实验时间同组成员
一.实验预习
1．实验目的
a)掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法；
b)比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论；
c)掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
2．实验原理
根据传热基本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各相关温度，即可算出
（1）测定汽-水套管的传热系数
式中：——传热面积，；
——冷、热流体的平均温差，；
——传热速率，W；
式中：——为冷凝液流量，kg/s，
r——为汽化潜热J/kg。
（2）测定裸管的自然对流给热系数[W/(m2·)]
式中：——壁温和空气温度，。
（3）测定保温材料的导热系数λ[W/(m·)]
式中：——保温层两侧的温度，；
b——保温层的厚度，m；
——保温层外壁的平均面积，m2
A
m
3．流程装置
该装置主体设备为“三根管”：汽水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
如下图：
4. 实验操作
工艺流程为：锅炉加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管同时冷凝，冷凝液由计量管或量筒收集。
三根管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；一根为裸管；还有一根为套管式换热器，管外有来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α和λ。
具体实验步骤如下：
1．熟悉设备流程，检查各阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水。
2．打开锅炉进水阀，加水至液面计高度的2/3。
3．将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220 V，满功率加热，待出口有蒸汽溢出时，一定要关闭其中的两个加热阀，将加热功率调至适宜值。
4．然后，打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，并记录。
5．待过程稳定（即热电偶15和16的温度相近）后，记录汽水套管、裸管、保温管单位时间的冷凝液量及各相关热电偶1~16数值。
汽-水套管一般记录60 s 时间的冷凝液量，裸管及保温管一般记录90s以上的冷凝液量。
（注：热电偶温度与电压的关系：T=0.0185+25.8123u−0.7416u2+0.0375u3）
6．重复步骤（5），直至数据重复性较好。
注意：实验前后需各记录一个室温值。
7．实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。
8．实验中注意观察锅炉水位，使液面不低于其1/2高度。
9．注意系统不凝气及冷凝水的排放情况。
10．锅炉水位靠冷凝回水维持，应保证冷凝回水畅通。
5. 数据处理与讨论
实验中原始数据记录见表1。
表1原始数据记录
管道三组流量平均流量(ml/s) 裸管(ml/90s) 4.0 3.8 4.4 0.045
保温管(ml/90s) 3.4 3.2 3.8 0.039
水汽管(ml/min) 52 54 55 0.894
其他数据
室温/25.2（起始）；25.7（结束）；25.5（平均）冷却水流量90 L/min
根据热电偶电压和温度的数学关系，求算相关温度。
表2 相应温度数据
管道位置平均电压/V 温度/℃
保温管
外壁 1.56 38.6
壁 4.27 99.6
裸管管壁 4.25 99.2
汽-水管
冷却水进口0.72 18.2
△T
1
=80.6
蒸汽出口 4.23 98.8
冷却水出口 1.40 34.7
△T
2
=64.7
蒸汽进口 4.26 99.4
△T
m
=72.4
（1）测定汽-水套管的传热系数
汽-水套管的结构尺寸如下：
管：
外管：
管长：
查表知
则
又知
根据
可求得
（2）计算裸管的自然对流给热系数α
裸管的结构尺寸：
同理，可计算放热量为：
传热面积为：
壁温取热电偶⑦、⑧、⑨的平均值算，空气温度取实验前后室温的平均值算：
故裸管的自然对流给热系数为：
（3）计算保温材料的导热系数λ
保温管的结构尺寸如下：
管：
外管：
管长：
放热量为：
保温层厚度为：
保温层、外壁的面积分别为：
保温层外壁的平均面积为：
保温层壁温取热电偶④、⑤、⑥的平均值算：
保温层外壁温取热电偶①、②、③的平均值算：
故保温材料的导热系数为：
综上所算，结果如表3所示：
表3 数据处理结果
系数名称
传热系数
自然对流给热系数
导热系数λ
计算值
（4）结果综合分析
分析三种管的传热系数，可以发现，传热速率越快的传热系数越大。
汽水套管使用冷却水对蒸汽进行冷却，速率最快；裸管通过空气对流传热，传热速率较慢；保温管由于存在保温层保温，传热速率最慢。
6. 思考题：
（1）观察并比较三根传热管的传热速率，说明原因。
答：汽水套管利用冷却水湍流,通过强制对流，使壁直接与蒸汽进行热传导，
ααd d K i i +=
11
套管外i α在实验涉及的材料中最大，故对于实验组测出的K 值最大。
裸管管壁与空气直接接触，空气的传热能力比较差，且实验处于自然对流，裸管的热阻相对于汽水套管较大，其传热速率相对小。
保温管因为外包保温材料，对流速度极大下降，且自身传热性能不高，使导热散失大大降低、有很好的保温效果。
因此三根管传热速率由大到小：汽水套管、裸管、保温管。
实际实验结果与此分析一致。
2）在测定传热系数K 时，按现实验流程，用管冷凝液测定传热速率与用管外冷却水测定传热速率那种方法更准确？为什么？如果改变流程，使蒸汽走环隙，冷却水走管，那种方法更准确？
答：用管外冷却水测定传热速率的方法更准确。
如采用管通冷凝水，则水蒸汽不仅会与管冷凝水进行热交换,还将与管外空气进行热传导。
由于蒸汽的温度远高于空气的温度，这种情况下的热交换相较于冷却水在管外时与空气的热交换更为显著,引入的误
差较大，所以用管外冷却水测定K 更准确。
改变流程时分析同上，且使用管冷却水时将会引入更大的误差。
3） 汽包上装有不凝汽排放口和冷凝液排放口，注意两口的安装位置特点并分析其作用。
答：不凝气排放口在气包远离进气口一端的上侧；冷凝液排放口在偏向进气口一端的下侧，并连有一根长管使部分冷凝液回流至水槽。
设置不凝气排放口的主要目的是为了防止蒸汽从排放口直接排放到大气中，造成损失，同时可以保证气包的气压为一个大气压。
冷凝液排放口则主要使气包中的液体尽量排净，防止冷凝液进入三根待测管中，造成实验误差，同时可以使蒸汽可以顺利进入三根传热管，另外起着回流循环的作用。
4）若将汽-水套管的冷却水给水出口，入口调换，则调换前后m t ∆值是否相同？
答：调换前后相同。
因为在汽-水套管中，高温流体水蒸气在传热过程中发生
了相变而保持温度不变，严格意义上没有并流或逆流之分，因此只要进出口温度相同，其平均温度
必然相等。
5） 在间壁两侧流体的对流给热系数相差较大时，壁温接近哪侧温度？欲提高K 值，应从哪侧入手？
答：壁温接近大的那侧温度，因为大对应的热阻较小，热交换充分，因此温度也
接近。
忽略套管厚和其他热阻，
αα111+=
i K
由此式可分析得，K 的大小受到较小值的影响较大，因此，可通过提高较小的
值以增大K 值。
7. 小结与自评
通过本次实验，我和同学们一起达成了实验目的：学习了传热系数K 、给热系数α和导热系数λ的测定方法；并参考计算结果，比较了保温管、裸管、汽水套管的传热速率，也展开了相应的讨论；此外，我们也通过本次实验熟悉了热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
在实验中，我们组成员之间不断进行讨论，共同认识、分析着所面对的新设备，相互答疑解惑，共同进步；通过实验，我们不仅收获了书本知识外的经验，也对采集有效的实验数据有了更加明确的认识；同时，看到实验室里数字化的设备，我也感到现在科研条件相比以前的简化和进步。
最后，感老师们为建设优秀的化工实验基地所付出的辛勤劳动！
二.指导教师批阅意见实验报告评分表
指导教师批阅意见。