传热膜系数测定实验ly
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。
化工原理传热膜系数测定实验报告
化工原理传热膜系数测定实验报告SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#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：张玮航学号： 32 序号： 11同组人：宋雅楠、陈一帆、陈骏设备型号：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=）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。
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？。
传热摸系数测定实验报告
传热摸系数测定实验报告摘要：本实验旨在通过测定不同材料的传热摸系数，探究材料对热传导的影响，并了解不同材料的传热性能。
实验使用了热传导实验装置，以纸板、木材和铝板作为测试材料，通过测量不同材料的温度变化和时间，计算得出材料的传热摸系数。
结果显示，铝板的传热摸系数最高，其次是木材，而纸板的传热摸系数最低。
引言：传热是物质中热量传递的过程，了解材料的传热性能对于研究热力学和物质的热传输具有重要意义。
传热摸系数是描述材料传热性能的重要参数，它反映了材料传导热量的能力。
本实验旨在通过测定不同材料的传热摸系数，探究材料对热传导的影响，并了解不同材料的传热性能。
实验方法：1.实验装置：实验中使用了一个热传导实验装置，包括加热器、测温仪和测试材料。
2.测试材料：选取了纸板、木材和铝板作为测试材料。
3.实验步骤：a.将测试材料依次放置在加热器上。
b.打开加热器，使其加热到一定温度。
c.使用测温仪测量测试材料的温度，记录下随时间的变化。
d.根据温度变化和时间数据，计算传热摸系数。
实验结果：通过对纸板、木材和铝板的传热摸系数测定，我们得到了如下结果：1.纸板的传热摸系数为x.x W/(m·K)。
2.木材的传热摸系数为x.x W/(m·K)。
3.铝板的传热摸系数为x.x W/(m·K)。
讨论与结论：根据实验结果可以得出以下结论：1.铝板的传热摸系数最高，说明铝板具有良好的传热性能，适合作为散热材料或导热器材。
2.木材的传热摸系数次之，说明木材的传热性能较好，常用于保温材料或隔热材料。
3.纸板的传热摸系数最低，说明纸板的传热性能较差，不适合作为导热材料。
本实验通过测定不同材料的传热摸系数，揭示了不同材料的传热性能差异。
通过对材料传热性能的了解，可以为热工学和热传导理论提供实验数据支持，同时也为材料选择和设计提供了参考依据。
结语：通过本次实验，我们深入了解了传热摸系数的测定方法和材料的传热性能。
化工原理 传热膜系数测定实验报告材料
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：张玮航学号： 2013011132 序号： 11同组人：宋雅楠、陈一帆、陈骏设备型号：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。
传热膜系数的测定
传热膜系数的测定姓名：王丽班级：应化11001 序号：15 指导教师：吴洪特一．实验目的1.通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素；1.掌握确定传热膜系数特征关联式中的系数A和指数m、n的方法；用图解法和线性回归法对αi的实验数据进行处理，求关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A，m的值。
3.通过对管程内部插有螺旋形麻花铁的空气—水蒸气强化套管传热器的实验研究，测定其特征数关联式Nu＇=BRe m中常数B、m的值和强化比Nu＇/Nu，了解强化传热的基本理论和基本方式。
4.学会测温热电偶的工作原理、使用方法。
二、实验原理（1）套管式传热膜系数的测定对流传热的核心问题是求算传热系数α，当流体无相变化时对流传热特征数关联式一般形式为：对强制湍流，Gr数可以忽略，。
本实验，可以图解法和最小二乘法两种方法计算特征数关联式中的指数m、n和系数A。
图解法中，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：在双对数坐标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。
在直线上任去一点的函数值代入方程中得到系数A，即用图解法，根据试验点确定直线位置，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A、m、n可以看出方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
雷诺数：：努赛尔数：；普兰特数：；式中d——换热器内管内径，m；——空气传热膜系数，W/m2·℃；——空气密度，kg/m3；——空气的热导率，W/m·℃；——空气定压比热容，J/kg·℃；——空气的黏度，Pa·s。
应为空气传热膜系数α1远小于蒸气传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K，即α1≈K，则有牛顿冷却定理：式中A——总传热面积，m2；——管内外流体的平均温差，℃其中：，T——蒸气侧的温度，可近似用传热管的外壁面平均温度（℃）表示。
传热膜系数测定实验报告北京化工大学化工原理实验
传热膜系数测定摘要：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、分别对普通管换热器和强化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。
实验还通过在管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。
一、 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。
二、基本原理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：p n m Gr A Nu ⋅⋅⋅=Pr Re （1）对于强制湍流而言，Gr 准数可以忽略，故n m A Nu Pr Re ⋅⋅= （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： Re lg lg Pr lg 4.0m A Nu += （3）在双对数坐标中作图，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，则可得到系数A ，即： m Nu A Re Pr 4.0⋅=（4）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。
实验四强制对流下空气传热膜系数测定
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=()t T 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） 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：图1传热过程示意图 图2传热解析图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。
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）：
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），m3/s；
ρ：空气密度（以进口状态计），kg/m3；。
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北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 1 传热膜系数测定实验报告 实验人：化工1104 吕游 学号2011011105 同组人：许馨予、刘晓林、张少林 实验日期：2013年12月3日 北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日
2 报告摘要： 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、分别对普通管换热器和强化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。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A和m。 一、 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。 二、基本原理 北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 3 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： pnmGrANuPrRe
对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故 nmANuPrRe
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：
RelglgPrlg4.0mANu 在双对数坐标中作图，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，则可得到系数A，即：
mNuARePr4.0
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。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。 对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为：
du
Re , CpPr , dNu
实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。根据定性温度（空气进、出口温度的算术平均值）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α值进而算得Nu准数值。 牛顿冷却定律：
mtAQ
式中： α——传热膜系数，[W/(m²·℃)]； Q——传热量，[W]； 北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 4 A——总传热面积[m2²]。
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： 3600/3600/1212ttCVttCWQpp
式中： W——质量流量，[kg/h]； Cp——流体定压比热，[J/(kg·℃)]； t1、t2——流体进、出口温度[℃]； ρ——定性温度下流体密度，[kg/m3³]；
V——流体体积流量，[m3³/h]。
空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量Vs与孔板流量计压降Δp的关系为 0.5426.2sVp
式中 Δp——孔板流量计压降，kpa； Vs——空气流量，m3/h。 三、装置说明 本实验空气走内管，蒸汽走环隙（玻璃管）。内管为黄铜管，内径为0.020m，有效长度为1.25m。空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。测量空气进出口温度的铂电阻应置于进出管的中心。测得管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。 实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kw。风机采用XGB型漩涡气泵，最大压力17.50kpa，最大流量100m3/h。 2、采集系统说明 （1）压力传感器 本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器，其测量范围为0～20kpa。 （2）显示仪表 在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表直接读取，并实现数据的在线采集与控制，测量点分别为：孔板压降、进出口温北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 5 度和两个壁温。 3、流程说明 本实验装置流程如下图所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量后，进入换热器内管（铜管），并与套管环隙中的水蒸气换热，空气被加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。
图1 套管式换热实验装置和流程 1、风机； 2、孔板流量计； 3、空气流量调节阀； 4、空气入口测温点； 5、空气出口测温点； 6、水蒸气入口壁温； 7、水蒸气出口壁温； 8、不凝气体放空阀； 9、冷凝水回流管； 10、蒸气发生器； 11、补水漏斗； 12、补水阀； 13、排水阀 四、操作流程
1、实验开始前，先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮。 2、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/2～2/3。 3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）。 4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生器的加热电源，打开放气阀。 5、将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后，记录数据，改变空气流量（8～10次），重复实验，记录数据。 6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。 北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 6 注意： a、实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管；过低，则可能烧毁加热器。 b、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板压差读数不应从0开始，最低不小于0.1kpa。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。 c、切记每改变一个流量后，应等到读数稳定后再测取数据。 五、实验数据处理 本实验内管内径为0.020m，有效长度为1.25m。 （一）直管传热 原始数据 序号 空气入口温度 t1/℃ 空气出口温度 t2/℃ 壁温 T1/℃ 壁温 /T2℃ 压降
P/kpa 1 33.1 62.7 100.2 100.1 3.55 2 37.8 65.9 100.3 100.1 3.01 3 39 67 100.4 100.3 2.52 4 39.1 67.4 100.5 100.4 2.19 5 38.8 67.6 100.5 100.4 1.88 6 37.7 67.4 100.5 100.4 1.59 7 36.2 67.4 100.5 100.5 1.16 8 34.3 67.2 100.4 100.4 0.79 9 32.29 67.5 100.5 100.5 0.49 10 31.4 67.9 100.3 100.3 0.26 首先求得空气平均温度，然后查空气平均温度下空气的物性数据表可得下表：
序号 空气平均温度t/℃ 密度 ρ/kg•m-3 粘度μ /×10-6Pa•s 热导率λ /W•(m•K)-1 比定压热容 Cp/J•(kg•K)-1
1 47.9 1.15 19.50 0.0282 1005 2 51.85 1.14 19.69 0.0284 1005 3 53 1.13 19.75 0.0285 1005 4 53.25 1.13 19.76 0.0285 1005 5 53.2 1.13 19.76 0.0285 1005 6 52.55 1.14 19.73 0.0285 1005 7 51.8 1.14 19.69 0.0284 1005 8 50.75 1.15 19.64 0.0284 1005 9 49.895 1.16 19.59 0.0283 1005 10 49.65 1.16 19.58 0.0283 1005 北京化工大学 化工原理实验报告 2013年12月3日 7 经数据处理可得下表： 序号 对数平均温度Δtm/℃ ρ(tm) 空气流量 Vs/(m3/h) 传热量 Q/W α Nu Pr Re Nu/Pr^0.4 1 50.81 1.100 51.93 495.00 124.1 88.16 0.6959 54366 101.92 2 46.94 1.087 47.50 423.38 114.9 80.84 0.6961 48490 93.44 3 45.93 1.083 43.16 381.78 105.9 74.29 0.6962 43754 85.87 4 45.74 1.082 40.01 357.59 99.6 69.82 0.6962 40522 80.70 5 45.74 1.082 36.84 335.44 93.4 65.51 0.6962 37357 75.72 6 46.31 1.085 33.66 317.14 87.2 61.26 0.6962 34305 70.81 7 46.99 1.087 28.39 282.37 76.6 53.86 0.6961 29131 62.26 8 47.78 1.091 23.07 243.46 64.9 45.79 0.6961 23883 52.93 9 48.49 1.100 17.82 202.62 53.2 37.63 0.6960 18613 43.50 10 48.38 1.087 12.66 149.60 39.4 27.86 0.6960 13265 32.21 以第一组数据为例，计算如下：
空气平均温度t=（t1+t2）/2=(33.1+62.7)/2=47.9℃
对数平均温度1122
1122
(100.440.4)(100.368.7)44.29100.440.4lnln100.368.7mTtTttTtTt
tm=（100.2-33.1）-(100.1-62.7) /ln[(100.2-33.1)/(100.1-62.7)]=50.81 空气流量 0.5426.226.23.6652.79/sVPmh
v=26.2* 3.55^0.54= 51.93 m^3/h
传热量
21
68.740.401.078052.791005449.6236003600spttQVCW