空气蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据,标准答案
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=ARe m Pr0.4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=BRe m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； 5—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；孔板流量计测量空气流量空气压力蒸汽压力空气入口温度蒸汽温度空气出口温度三、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=ARe m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=BRe m 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=CRe mPr nGrl（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作强制对流时的对流传热系数。
因此，可以忽略自然对流对传热膜系数的影响，则Gr 为常数。
在温度变化不太大的情况下，Pr 可视为常数。
所以，准数关联式（1）可写成Nu ＝CRem（2）待定参数C 和m 可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，对式（2）取对数，回归求得直线斜率和截距。
2．传热量计算努塞尔数Nu 或α1无法直接用实验测定，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，空气从管的末端排出管外，传递的热量由（3）式计算。
Re4du V d ρρπμμ==其中： , 500.02826W/(m.K)dNu αλλ==℃时，空气的导热系数Remc dαλ=因此：Q ＝W e c pc （t 2－t 1）= V ρ1c pc （t 2－t 1） （3）根据热传递速率Q ＝KS Δt m（4） 所以 KS Δt m =V ρ1c pc （t 2－t 1）（5）式中：Q ——换热器的热负荷（即传热速率），kJ ／s ； We ——冷流体的质量流量，kg ／s ； V ——冷流体（空气）的体积流量，m 3/s ； ρ1一冷流体（空气）的密度，kg ／m 3； K ——换热器总传热系数，W/（m 2·℃）；C pc 一一冷流体（空气）的平均比定压热容，kJ/（kg ·K ）； S ——传热面积，m 2；Δt m ——蒸汽与空气的对数平均温度差，℃。
空气的流量及两种流体的温度等可以通过各种测量仪表测得。
综合上面各式即可算出传热总系数K 。
3．传热膜系数的计算当传热面为平壁或者当管壁很薄时，总的传热阻力和传热分阻力的关系可表示为：1211b 1(6)K αλα=++式中：αl ——空气在圆管中强制对流的传热膜系数，W ／（m 2·℃）； α2——蒸汽冷凝时的传热膜系数，W ／（m 2·℃）。
当管壁热阻可以忽略（内管为黄铜管而且壁厚b 较薄，黄铜导热系数λ比较大）时，1211111K ααα≈+≈ （7）蒸汽冷凝传热膜系数远远大于空气传热膜系数，则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，即可通过热衡算求出套管换热器的总传热系数K 值，由此求得空气传热膜系数α1。
4．努塞尔数和雷诺数的计算1112du dV V Re (8)d d 44ρρρππμμμ===121V c ()d Kd Nu (9)pc mt t d S t ραλλλ-===∆式中：λ——空气导热系数，W ／（m ·℃）； μ一空气的粘度，Pa ·s ；d ——套管换热器的内管平均直径，m ； ρ1——进口温度t 1时的空气密度，kg ／m 3。
由于热阻主要集中在空气一侧，本实验的传热面积S 取管子的内表面较为合理，即 S ＝πdl 本装置d=0．0178 m ，l=1．327m 。
5．空气流量和密度的计算 空气密度ρ1可按理想气体计算：式中：p a ——当地大气压，Pa ；t ——孔板流量计前空气温度，℃，可取t=t 1；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（11）式计算11ρRC V = （11）式中：C 0——合并整理的流量系数，其值为C 0=0．001233； R ——喷嘴流量计的压差计示值，mmH 2O 。
V 1——空气的体积流量，m 3／s 。
五、实验操作1．实验前的准备（1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。
（2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。
（3）检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。
（4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电热锅炉开关，开始加热。
2．实验开始（1）当蒸汽压力稳定后，启动旋涡气泵并运行一段时间，保证实验开始时空气入口温12731.29(10)101330273pP tρ=⨯+度1t （℃）稳定。
（2）调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度，使孔板流量计的压差计读数为所需的空气流量值。
（3）稳定5－8分钟左右读取压差计读数，读取空气入口、出口的温度值1t 、2t （温度测量可采用热电偶或温度计）、空气压力值p 1、空气入、出口之间压力差p 2、蒸汽温度值t 3及压力值p 3,孔板流量计读数p 4。
（4）调节空气流量，重复（3）与（4）共测6－10组数据（注意：在空气入、出口之间压力差p 2最大值与最小值之间可分为6-10段）。
（5）实验过程，要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定，在蒸汽锅炉加热过程（蒸汽温度或压力变化较大）不要记录数据。
3．实验结束（1）关闭加热器开关。
（2）过5分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。
（3）切断总电源。
六、实验注意事项1、检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。
特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。
2、必须保证蒸汽上升管线的畅通。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
3、必须保证空气管线的畅通。
即在接通风机电源之前，三个空气支路控制阀之一和旁路调节阀（见图1所示）必须全开。
在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。
4、调节流量后，应至少稳定5～10分钟后读取实验数据。
5、套管换热器中积累的热水要及时放掉，以免影响蒸汽传热。
七、实验记录及数据处理误差分析：1.迪图斯-贝尔特公式有条件范围，而实验数据并非全在其适用范围内，用此公式算出的Nu’和α2’误差就可能较大。
2.实验时，等待时间不足，导致数据未稳定时就记录了。
冷流体给热系数的准数式：Nu/Pr0.4=APr mln(Nu/Pr0.4)=lnA+m ln(Re)lnA=-7.9273 ，A=0.0256 m=1.2124 另附上原始实验数据：4、对实验结果进行分析与讨论。
从图像中线性回归方程的相关系数来看，实验数据结果不是很准确，特别是螺纹管。
产生误差的来源很多，读数不稳定、换热器保温效果差、换热器使用久了，污垢较厚，热流量值下降等都使结果有一定的偏差。
而且在处理数据时，采用很多近似处理，而实际实验时很多的条件并不稳定。
在实验过程中采用改变空气流量来调节，但是在改变空气流量的同时，其他的数据也会改变，比如说空气出口温度，而且在改变的过程中，要经过一段时间空气出口温度才会稳定，而我们测定的温度一定要是这个稳定的温度，所以在测定中没有经过足够长的时间导致测定的温度不是稳定的温度，所以实验时要注意等待五到十分钟待数据比较稳定时，这样实验结果就比较准确。
八、思考题（1）影响传热膜系数的因素有哪些？答：膜的厚度，液体的物性，以及压力温度。
还有材料的分子结构及其化学成份、材料重度、材料湿度状况和温度状况。
（2）在蒸气冷凝时，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？答：对换热系数影响很大，一般想办法除去，比如溴化锂吸收式制冷机均陪伴真空泵，其作用就是及时排除系统内的不凝性气体。
1）会由于空气中含有水分造成冰堵。
冰堵不单使制冷效率下降。
而且会导致系统停机。
压力不断降低，还会损坏压缩机。
2）空气混入压缩腔，由于空气中含有不凝性气体，如氮气。
这些不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。
3）并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。
（3）蒸气冷凝后，将产生冷凝水，如冷凝水不能放出，累积后淹埋加热铜管，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？答:1）会由于空气中含有水分造成冰堵。
冰堵不单使制冷效率下降。
而且会导致系统停机。
压力不断降低，还会损坏压缩机。
2）空气混入压缩腔，由于空气中含有不凝性气体，如氮气。
这些不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。
3）并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。
（4）本实验中所测定的壁面温度是靠近蒸气侧的温度，还是接近空气侧的温度？为什么？答：壁面温度是靠近蒸汽温度。
应为壁面温度接近于对流传热系数大的一侧的温度，而在实验过程中是以1211111K ααα≈+≈，所以21αα〈，所以壁面温度接近于蒸汽温度。
（5）在实验中有哪些因素影响实验的稳定性？答：空气和蒸汽的流向，冷凝水不及时排走，蒸汽冷凝过程中，存在不冷凝气体，对传热的有影响等。
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。
空气-水蒸汽对流给热系数测定
热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，
T
TW
m
T1
TW1 T2 TW 2
ln T1 TW1
T2 TW 2
（6-2）
式中：TW1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；
TW2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，
tW
空气-水蒸汽对流给热系数测定
一、实验目的 1．了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法。 2．掌握给热系数测定的实验数据处理方法。 3．观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 4．了解热电阻测温的方法。
二、基本原理 在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量
交换，称为间壁式换热。如图 6-1 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所组成。
对于空气在管内强制对流被加热时，可将式（6-9）改写为，
1 2
1 0.023
4
0.8
d 1.8 2
2
1 Pr20.4
2 qm2
0.8
（6-9） （6-10）
令，
m
1 0.023
4
0.8
d 1.8 2
（6-11）
X
2
1 Pr20.4
2 qm2
0.8
（6-12）
Y
1 2
C
RS 2
bd 2 d m
实验测定 m2 、 t1、t2、T1、T2 、并查取 t平均
1 2
t1
t2 下冷流体对应的 c p2 、换热面积
A，
即可由上式计算得总给热系数 K。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验
浙江科技学院实验报告课程名称：化工原理学院：生物与化学工程学院专业班：化工专升本111班*名：**学号：**********同组人员：周梦娜、张峰、张益凯实验时间：2012年 3 月 5 日指导教师：诸爱士一、 实验课程名称：化工原理二、 实验项目名称：空气－蒸汽对流给热系数测定三、 实验目的和要求：1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四、 实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)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所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211lnW W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，Tt图4－1间壁式传热过程示意图()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T lnt T t T t -----=∆ （4－4） 当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
对流给热系数的测定(数据处理)
实验三 对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数i α；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
4、掌握热电阻测温的方法。
二、基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中： V ——被加热流体体积流量，m3/s ； Ρ——被加热流体密度，kg/m3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体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 -----=- （1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：m w P i t t A t t C V )()(012--=ρα （1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
对流给热系数
化工原理实验报告实验名称：对流给热系数测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工班姓名：学号：同组者姓名：指导教师：日期：一、 实验目的1. 观看水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判定冷凝类型；2. 测定空气在圆直管内强制对流给热系数i α；3. 应用线性回归分析方式，确信关联式Nu=中常数A 、m 的值。
4. 把握热电阻测温的方式。
二、 实验原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热进程达到稳固后，有如下关系式：VρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中：V ——被加热流体体积流量，m 3/s ； ρ——被加热流体密度，kg/m 3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m 2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体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 -----=-（1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能专门好，即λ值专门大，且管壁厚度很薄时，能够为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：（1-4）假设能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，和水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，那么可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
实验报告-气-汽对流传热综合实验
气—汽对流传热综合实验1. 光滑套管换热器传热系数的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体：空气（管内）热流体：蒸汽（管外）2. 强化套管换热器传热系数及强化比的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体:空气（管内）热流体：蒸汽（管外）1壁面温度T w℃99.6 99.7 99。
8 99。
9 99。
9 管内平均温度t m℃59。
9 57.6 56.8 56。
8 57.3 空气密度ρm kg/ m31。
060 1。
068 1。
071 1。
071 1.069 空气导热系数λm＊100 W/ m·℃2。
895 2。
879 2.874 2.874 2。
877 空气定压比热容Cpm kJ/ kg·℃ 1.005 1.005 1.005 1。
005 1。
005空气粘度μm＊10000Pa·s 2。
01 2.00 1。
99 1。
99 2。
00空气进出口温度差Δt℃61。
7 55。
0 51.7 50.3 50。
2 平均温差Δt m℃39。
7 42。
1 43.0 43。
1 42.6 20℃时空气流量V20m3/ h 8。
79 18。
58 24.34 29。
59 33.89 管内平均流量V m3/ h 9.837 20。
613 26。
902 32。
666 37.432 平均流速u m/s 8。
70 18.22 23。
78 28.88 33.09传热量Q W 179。
60 338。
02 392。
16 491。
27 560。
77 对流传热系数αi W/m2·℃71。
99 127.77 145。
13 181.39 209.48 雷诺数Re 9176 19458 25596 31086 35373 努赛尔准数Nu 49.73 88。
76 101。
0 126。
23 145。
62Nu/Pr0.457。
空气蒸汽给热系数测定实验报告
空气蒸汽给热系数测定实验报告Title: Experimental Report on Determination of Air Steam Heat Transfer CoefficientObjective:The objective of this experiment is to determine the heat transfer coefficient of air steam.Introduction:Heat transfer coefficient is an important parameter in studying heat transfer processes. It quantifies the ability of a material or fluid to transfer heat from a hot surface to a cold surface. The heat transfer coefficient is influenced by various factors such as material properties, fluid flow velocity, and surface conditions.In this experiment, we will determine the heat transfer coefficient of air steam, where steam will be passed through a heated pipe and the temperature difference between the steam and the pipe surface will be measured. By knowing the steam flow rate and the surface area of the pipe, the heat transfer coefficient can be calculated. Materials and Equipment:1. Steam generator2. Heat exchanger pipe3. Thermocouples4. Data acquisition system5. Flow meter6. Pressure gaugeProcedure:1. Set up the experimental apparatus by connecting the steam generator, heat exchanger pipe, thermocouples, data acquisition system, flow meter, and pressure gauge.2. Ensure that the steam generator is functioning properly and that the steam flow rate can be adjusted.3. Measure the surface area of the heat exchanger pipe.4. Start the data acquisition system and set it to record temperature and pressure readings at regular intervals.5. Gradually start the steam flow and allow the system to stabilize.6. Record the inlet and outlet steam temperature, steam flow rate, and pressure readings.7. Continue recording data for a sufficient duration to ensure a stable measurement.8. Analyze the collected data to calculate the heat transfer coefficient using appropriate equations.Results and Analysis:Based on the collected data, the heat transfer coefficient can be determined using the following equation:Heat Transfer Coefficient = (m_dot * Cp * (T_out - T_in)) / (A * (P_out - P_in))where:- m_dot is the mass flow rate of steam- Cp is the specific heat capacity of steam- T_out is the outlet steam temperature- T_in is the inlet steam temperature- A is the surface area of the heat exchanger pipe- P_out is the outlet steam pressure- P_in is the inlet steam pressureConclusion:In this experiment, the heat transfer coefficient of air steam was determined by analyzing the temperature and pressure data collected during the experiment. This value has important applications in various heat transfer processes and can aid in the design and optimization of thermal systems. The accuracy and repeatability of the experimental setup should be considered when interpreting the results. Any sources of error or possible improvements in the experimental apparatus should also be discussed in the conclusion.。
空气蒸汽对流给热系数的测定
五、实验数据记录与处理1、实验原始数据记录表，根据相关计算式进行相关数据计算。
实验原始数据记录表计算示例（以次序1数据作为计算示例）： 空气进口处密度：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+=10-5× 38.62-4.5×10-3 ×38.6+1.2916=1.1328kg/m 3；空气质量流量：m s2 =ρV=4×1.1328÷3600=0.0012kg/s ；空气流速：u=4V/(πd 2)=4×4/(3.14×0.016×0.016×3600)= 5.5290m/s ；2.给热系数K 的计算空气定性温度：t 平均=(t 1+t 2)/2=（38.6+79.6）/2=59.1℃<60℃ 则空气比热：Cp=1005 J/(kg·°C) 定性温度下的空气密度ρ：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ =10-5× 59.12-4.5×10-3 ×59.1+1.2916=1.0606kg/m 3；冷、热流体间的对数平均温差：()()12211221ln t T t T tT t T t m-----=∆==40.32℃ 传热面积：22A d l π==3.14×0.016×1=0.0502m 2 对流传热系数：()mp t A t t c m K ∆-=1222= = 26.46W/(m 2·℃)；3.近似法求给热系数α2 则α2=K=24.43W/(m 2·℃)；（103.0-79.6）-（102.5-38.6）ln [(103.0-79.6)/(102.5-38.6)]0.0502×40.32空气粘度：6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）=(-2×10-6×38.62+5×10-3×38.6+1.7169)×10-5=1.906×10-5P a.s 空气导热系数：8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+ =-2×10-8×38.62+8×10-5×38.6+0.0244=0.0275 W/(m·K ） 雷诺数：μρdu =Re = ；普兰特数：λμ2Pr p c == =0.6966 ；努赛尔数：λαdNu ==26.46×0.016/0.0275=15.39 ； 对于流体在圆形只管内做湍流时的对流传热系数，如符合以下条件：Re=1×104—1.2×105，Pr=0.7-120,管长与管内径之比l/d≥60,则Nu=0.023Re 0.8Pr n 。
实验三+蒸汽─空气对流传热传热系数的测定
实验三 蒸汽─空气对流传热传热系数的测定一、实验目的1． 测定套管式换热器的总传热系数K ；2． 测定圆形直管内传热膜系数α，并学会用实验方法将流体在管内对流及强制对流 时的实验数据整理成包括传热膜系数α的准数方程式；3． 了解并掌握热电偶和电位差计的使用及其温度测量。
二、基本原理1．测定传热系数K根据传热速率方程式：m T KA ∆=φ （1）mT A K ∆=φ（2）式中： φ传热速率，W ； K 总传热系数，W/(m 2·℃)；A 传热面积； m T ∆两流体的平均温度差。
实验时，若能测定或确定φ、A 和，则可测定K 。
m T ∆⑴ 实验是测定蒸汽加热空气时的对流传热总传热系数，其中蒸汽通加套管环隙加热内管的空气，具体的流程如下：在不考虑热损失的条件下，有)(122211T T c q r q p −==m m φ （3）式中： q m1— 蒸汽冷凝液的质量，kg/s ； r 1 — 蒸汽冷凝潜热，J/kg ；q m2— 空气的质量流量，kg/s ； c p2 — 空气的定压比热，J/(kg ·K)；T 1、T 2— 空气的进出口温度，℃； T W1、T W2— 内管外壁温度与内壁温度，℃。
实验中传热速率φ按空气的吸热速率计算。
其中空气的质量流量由孔板流量计测量其 体积流量后转化为质量流量。
即：q m =t ρq V （4）式中：t ρ—为空气进出口平均温度下的密度，kg/m 3。
q V — 为空气的体积流量，m 3/s 。
本实验中，空气的体积流量由孔板流量计测量并通过压力传感器将其差压数字在显示仪表上显示出。
20℃ 下空气流量由公式（5）计算。
6203.000)(p C q t ∆×=V （5）其中， — 20℃ 下的体积流量，m 0t q V 3/h ；C 0— 孔板流量系数，本实验装置中其值为22.696。
p ∆—孔板两端压差，kPa 。
则实验条件下的空气流量q V (m 3/h)则需按下式计算：2732730t Tq q t t ++×=V V式中：t q V —实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m 3/h 。
冷空气——蒸汽的对流传热实验
∆������������
=
∆������1−∆������2 ������������∆∆������������12
=
(99.5−25.1)−(99.5−67.7) ������������9999..55−−2657..17
℃=50.12℃
传
热
速
率
Q
=
������������������������������(������2
5.稳定 10~15min，记录冷空气流量，蒸汽温度和冷空气进、出口温度。
6. 调节空气 支路调节阀（ 逐渐关闭闸阀 16），改变冷空气流量，稳定 10~15min后，记录冷空气流量，进、出口温度和蒸汽温度。
7.重复操作实验步骤 6 八至十次，流量从大到小，均匀分布，完成 1#换热器 的测定。
8.全开冷空气支路调节阀（闸阀 16），选择另一个换热器 2#换热器，全开此 换热器切换阀（球阀 2），管壁已做完实验的 1#换热器的切换阀（球阀 3）。
内径：25mm
外径：30mm
定性温
度������������ （℃）
传热面 积A （m2）
平均 传热速 温差 率 Q ∆������������(℃) （W）
总传热 系数 K （W/( m2/s)）
管长：1.3m
Nu
Re
1 19.8 46.4 0.123 50.1 260.44 45.63 40.4 15620.6
3 48.7 54.8 0.123 41.7 503.75 74.80 66.2 38420.3
4 45.0 53.5 0.123 43.8 489.10 74.32 65.8 35501.3
5 40.7 52.8 0.123 43.4 457.44 70.44 62.3 32109.0