管内强制对流传热膜系数的测定

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实验报告

课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：__________________

实验名称： 管内强制对流传热膜系数的测定 实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的

1、了解套管式换热器的结构和传热热阻的组成。

2、学习测定流体间壁换热总传热系数的实验方法。

3、掌握近似法和简易Wilson 图解法两种从传热系数实验数据求取对流传热膜系数的数据处理方法。

4、掌握根据实验数据获得传热准数经验公式的方法和数学工具。

5、掌握热电偶、UJ-36电位差计的长图式自动记录仪的使用方法。

二、实验内容

1、在空气-水套管换热器中，测定一系列空气流量条件下冷、热流体进、出口温度。

2、通过能量衡算方程式和传热速率基本方程式计算总传热系数K i 的实验值。

3、分别用近似法、简易Wilson 图解法求取空气侧对流传热膜系数αi 。

4、根据实验获得的对流传热膜系数αi 和空气流速u i ，整理得到努赛尔数Nu 与雷诺数Re 之间的幂函数型经验公式。

5、把实验获得的经验公式与化工原理教材和参考书中的列出的同类公式进行比较，讨论其异同点。

6、根据实验装置情况分析实验测试数据的误差来源。

三、实验原理

流体与固体壁面间的对流传热过程可以用牛顿冷却定律描述：

()w Q A t A T t αα=?=? （1）

式中 Q ——总传热速率，W ；

α——对流传热膜系数，W/ m 2?K ；A——传热面积，m 2 ； T ——流体温度，K ；

t w ——固体壁面温度，K 。

如果能够用实验直接测定流体温度T 和固体壁面温度t w ，,则可以根据式（1）的关系直接计算对流膜系数α ：

()

w Q Q A t A T t α=

=?? （2）对于多数情况而言，直接测定固体壁面的温度是一件相当困难的任务，实验技术成本高且数据准确性差。

对于两股流体间壁换热的情况，直接测量两股流体的温度却是一件相对容易的工作。因此，通过测量两股换热流体温度来推算某一侧流体与壁面间的对流传热膜系数就成为广泛应用的实验研究方法。

1、总传热系数K 的实验求取根据换热器传热速率基本方程式

m Q KA t =? （3）

式中 K——换热器总换热系数，W/(m 2?K)；

△t m ——对数平均温差，K 。对数平均温差的定义为

12211221()()

ln[()/()]m T t T t t T t T t ????=

?? （4）

由能量恒算关系式，总传热速率满足下式：

12()

p Q Gc T T =? （5）

式中 G——热流体的质量流量，kg/s ；

c p ——热流体的恒压比热容，J / (kg·K)。

实验测定G 、t 1、t 2、T 1、T 2并计算出Q 后，可根据下式求取总传热系数K ：

m

Q

K A t =

? （6）2、近似法推算对流传热膜系数α

总传热系数与对流传热膜系数之间的关系为

121111222

11S S m bd d d

R R K d d d αλα=++++ （7）在本实验中，上式可化简为

1K α≈ （8）

3、简易Wilson 图解法推算对流传热膜系数α

实验测取一系列{u i ，K i }数据后，以1/u 0.8为横坐标，1/K 为纵坐标作图，得到一条直线，记斜率为m ，则

0.8

i i u m

α= （9）

4、传热准数经验方程式

流体在管内作强制湍流，被加热状态，工程上最常用的准数关联式的形式为

n i m

i i A Nu Pr Re = （10

）

其中： i i i i d Nu λα=

，i i

i i i d u μρ=Re ，i

i pi i c λμ=

Pr 对于圆形直管内强制对流情况，式中A=0.023，m=0.8，当流体被加热时，n=0.4，当物体被冷却时

n=0.3。

对于流体是被冷却空气的情况，Pr≈常数，式（10）可简化为

m

i i C Nu Re = （11

）

线性拟合lgNu ～lgRe ，可得到系数C 和指数m 。对于流体是被冷却空气的情况，可化简为

0.8

0.02Re Nu =三、实验装置

四、实验步骤

1、打开总电源开关，打开仪表电源开关，给热电偶冰瓶内加冰。

2、打开电脑，运行传热系数实验软件，输入“学号”，单击“实验操作”按钮，进入实验界面。

点击“开始实验”按钮，按以下步骤操作：

⑴记录流量传感器的初值

双击UJ-36电位差计，得一放大图，点击“读取数据”，即下初读数V0;

⑵启动风机

点击总电源按钮，接通电源，在点击风机电源按钮，启动风机。双击空气流量调节阀，使阀门开度最大。

⑶开启冷却水

调节阀门开度达到最大。

⑷开启加热器和温控仪

⑸观察系统是否稳定

点击曲线上已走平的曲线上一点，如果显示系统已经稳定，即可读取数据并保存。

⑹实验停车：做完六组实验，保存相关数据后，停止加热器器加热，待温度降至50℃左右，关闭冷却水，关闭风机，关闭电脑。

五、实验数据记录及处理

1、原始数据记录

表1

2、求取总传热系数K

定性温度t≈60℃，空气的恒压比热容cp=1006J/kg ·K ，套管换热器规格为Φ=30×2.5mm ，L=1.5m ，以换热管外侧面作为传热面积基准，则传热面积

22

0.030 1.50.14A d L m m ππ==××=外根据公式（4）、（5）、（6），计算结果见表2。

3、简易Wilson图解法推算对流传热膜系数α

作1/K-1/u0.8图，得到斜率m，根据公式（9）计算出对流传热膜系数α。结果见表3。

作1/K-1/u0.8图：

4、传热准数经验方程式

60℃时空气密度ρ=1.06Kg/m3，黏度μ=2.01×10-5Pa·s，空气导热系数λ=0.029W/m·K，空气气体比热容cp＝1.005KJ/Kg·℃，换热管内径d=0.025m。

⑴根据近似法求得的α计算：

表4

⑵根据Wilson图解法求得的α计算：

表5

作lgNu～lgRe图：

线性拟合后，得到：

1近似法：m=0.759，lgC=-1.608，计算得C=0.025，于是

0.76

0.025Re

Nu=

2Wilson图解法：m=0.800，lgC=-1.766，计算得C=0.017，于是

0.80

0.017Re

Nu=

六、结果分析

从以上比较可以看到，两种方法求得的α比较接近，简易Wilson图解法的结果略大于近似法的结果。在理论上通过分析可知，近似法得到的α一定小于Wilson法得到的α，因此实验结果与理论完全符合。

本实验中，水流经套管换热器的环隙一侧，流态处于高度湍流状态，且属于良导热流体，而空气是

不良导热流体；同时本实验装置的换热管材料是紫铜，是优秀的导热材料，因此可以用近似法处理对流

传热膜系数。

⑵确定Nu=BRe n

近似法的结果：

0.76

0.025Re Nu=

简易Wilson图解法的结果：

0.80

0.017Re Nu=

由两实验结果比较可知，用图解法得到的准数方程比用近似法得到的准数方程更接近于经验准数方程。原因：近似法处理时忽略了冷流体侧的对流传热膜系数、换热管的导热系数和两侧的污垢热阻，而图解法中假设条件较少，因此近似法相比图解法有更大的误差。近似法的准确性取决于被忽略热阻与空气侧热阻之间的相对大小。

在lgNu～lgRe图中，近似法的线在Wilson线的下方，前者的斜率小于0.8，后者的斜率基本等于

0.8，气量越小，两者的值越接近，即两线越靠近，这与理论完全相符。

七、思考题

1、在双对数坐标中作Nu与Re的关系线时，要求实验点分布均匀。实验操作时，应如何分配？

答：实验开始时把流量开到最大，确定最大质量流量，本实验规定最小质量流量为0.007kg/s，再根据质量流量成等比数列的原则分配实验数据。

2、请叙述开机与关机的次序。

答：开机——启动风机；使阀门开度达到最大；开启冷却水；开启加热器。

关机——关闭加热器；将阀门开到最大；当温度指示低于30℃之后关闭冷却水；关闭阀门；关闭风

机。

3、为什么不用水侧的温度和流量来估计总的传热量值，而是用空气侧的？

答：水除了与空气进行热交换外，还向环境传热；同时水的比热容和质量流量远大于空气，同样的传热速率水的温差远小于空气，会造成较大误差。

4、若空气进口温度基本保持不变，且水的进出口温度变化不大于1℃，当空气流量减小时，出口气

温有何变化？试定性分析。

答：空气流量减小，传热速率Q减小，因为总传热系数K和传热面积A不变，由

/

m

K Q A t

=?

得，

空气进出口温差减小。因为空气进口温度不变，所以出口温度减小。

5、为提高总传热系数K，可采用哪些方法？其中最有效的方法是什么？

答：为提高总传热系数K，可以选择热阻较小的材料作为传热管，清洗管壁以减小污垢热阻，增大水流量以增大水侧传热系数，增大空气流量以增大空气侧传热系数等方法。其中最有效的方法是增大空气流量以增大空气侧传热系数，因为空气侧热阻是整个传热热阻的主要部分。

各材料的传热系数

各材料的传热系数 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

注：1K b—窗玻璃的传热系数，K c—窗的传热系数； 2表玻璃性能数据取自有关研究报告及厂家的产品样本，窗框对窗传热系数的影响是根据窗框比及窗框和玻璃的计算传热系数通过计算得出的，供参考； 3多层中空玻璃、其他玻璃品种及呼吸透明幕墙（双层皮玻璃幕墙）的性能可参考其他有关资料。

注：表玻璃性能数据取自有关研究报告，仅供参考。 各种材料的导热系数 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在（m*k）度以下的材料称为高效保温材料。 金属的热传导系数表： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ～海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ～硫化橡胶 50 ～炉渣 50 镍铝锰合金 0 硬质胶 25 青铜 30 32～153 白桦木 30 殷钢 30 11 橡木 20 康铜 30 雪松 0 黄铜 20 70～183 柏木 20 镍铬合金 20 ～171 普通冕玻璃 20 1 石棉 0 ～石英玻璃 4 纸 12 ～燧石玻璃 32 皮棉重燧石玻璃矿渣棉 0 ～精制玻璃 12 毡汽油 12 蜡 凡士林 12 纸板“天然气”油 12 皮革～甘油 0 冰煤油 100 新下的雪蓖麻油 500 填实了的雪橄榄油 0 瓷已烷 0 石蜡油二氯乙烷变压器油 90% 硫酸石油醋酸 18 石蜡硝基苯柴油机燃油二硫化碳沥青甲醇玄武岩四氯化碳拌石水泥三氯甲烷花岗石～氨气 * 丙铜水蒸汽 * ～ 苯重水蒸汽 * 水空气 * 聚苯板木工板重水硫化氢 * 表 2 窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金 PVC PA 松木导热系数 203 表 3 不同

对流传热系数的测定实验报告

. . .. . . 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、实验容和原理 (2) 1.间壁式传热基本原理 (2) 2.空气流量的测定 (2) 3.空气在传热管对流传热系数的测定 (2) 3.1牛顿冷却定律法 (2) 3.2近似法 (2) 3.3简易Wilson图解法 (2) 4.拟合实验准数方程式 (2) 5.传热准数经验式 (2) 四、操作方法与实验步骤 (2) 五、实验数据处理 (2) 1.原始数据： (2) 2.数据处理 (2) 六、实验结果 (2) 七、实验思考 (2)

一、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。

液-液热交换总传热系数和膜系数-模板

湖州师范学院化工原理实验报告 液-液热交换总传热系数和膜系数的测定 一、实验内容： 1、测定液液热交换过程的总传热系数 2、测定流体在水平管内作强制湍流时的对流传热膜系数 3、根据实验数据统计估计传热膜系数准数关联式中的参数 二、实验基数 1．实验设备参数 （1） 内管（铜管） 外径 m d o 012.0= 内径 m d i 008.0= 内管横载面积 2200005027.04 m d S i == π 内管测试长度m l 1= （2） 外管（玻璃管） 外径 m D o 02.0= 内径 m D i 016.0= （3）环隙横截面222' 00008792.0)(4 m d D A o i =-= π （4）内管内壁横截面202513.0m l d A i w ==π （5）内管外壁横截面2' 03770.0m l d A o w ==π （6）平均热交换面积2' 03142.02 m A A A w w =+= 2、实验操作参数 冷水流量h L V /450' = 冷水温度20℃ 三、实验数据

湖州师范学院化工原理实验报告1.实验测得数据可参考如下表格进行记录： 班级：20130923 日期：2015年12月9日周三 2

2．实验数据整理 （1）管内热水平均温度 2 21T T T m += ,例如，序号1的5022 .458.541=+= m T ℃以此类推，求出各序号的平均温度，以平均温度查相应的)/(3m kg ρ，)(PaS μ， kg j C p /(℃），m W /(λ℃）。 列表 （2）根据各序号的流量求出各内管管内流速，根据对应的u ，ρ，μ，d 求出管内 雷诺数Re ，普朗特准数，λ μ ?= p c Pr ，例如S V u s = s m S V u S /33.100005027 .01067.65 1=?==-， 44 1 1 1110909.110 49.51 .98833.1008.0?=???= = -μρu d R i e ， 55.3648 .01049.510183.4Pr 431 1 11=???=?= -λμp c 列表

气汽对流传热系数的测定实验

《气-汽对流传热系数的测定》实验 一、仪器设备简介 流程如图，冷空气由风机13，经孔板流量计11计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量可用控制阀9调节。 1 、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 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 二、试验目的、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联式中的系数A 和指数m 、n 的方法。 3、通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。 三、实验原理及步骤 1、实验原理： 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为： Nu=A·R e m ·P r n ·G r p 对于强制湍流而言，G r 准数可以忽略，故 Nu=A· R e m ·P r n 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R e m 和P r 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，既得到直线方程： lg(Nu/P r 0.4)=lgA+mlgR e 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带入方程式中，则可得到系数A ，即 A=Nu/(P r 0.4·R e m ) 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，可以得到最佳关联式。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：

传热膜系数实验报告

化工原理实验报告 实验三 传热膜系数测定实验 实验日期：2015年12月30日 班级： 学生姓名： 学号： 同组人： 报告摘要 本实验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。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 。 二、 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 的方法； 3.了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关 系式的一般形式为：p n m Gr A Nu Pr Re 对于强制湍流而言。Gr 数可忽略，即

n m A Nu Pr Re = 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数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，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4.0m A Nu += 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带入方程中，则可得系数A ，即 m Nu A Re Pr 4.0= 用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A 、m 、n 。 对于方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为 μρ du = Re ， λμ Cp = Pr ， λαd Nu = 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)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 Q=αA △t m 式中α——传热膜系数，W/(m 2.℃)；

管强制对流传热计算

管强制对流传热计算公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

管内强制对流传热 对于流体在圆形直管内作强制对流传热时，研究表明，Nu数与Pr数和Re数之间存在如图4-18所示的关系。由图可见，管内强制对流存在三个不同的区域：当Re<2300 时，流体的流动为层流状态，当 Re>10000时，流体的流动为旺盛湍流状态，一般认为2300

对流传热系数测定实验

对流传热系数测定实验 一、实验目的 a)测定空气在传热管的对流传热系数，掌握空气在传热管的对流传热系数的测定方法。 b)把测得的实验数据整理成Nu=BRe n形式的准数方程式，并与教材中相应公式进行比较。 c)通过实验提高对准数方程式的理解，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。 二、实验装置 实验装置如图1所示，由蒸汽发生器、风机、套管换热器、流量调节阀及不锈钢进、出口管道、温度测量和流量测量装置等组成。 1. 风机 F1. 旁路阀 2. 孔板流量计 3. 空气压力变送器 4. 蒸汽放空口 5. 冷凝液排放口 6. 玻璃视镜 7. 套管换热器 F2. 空气流量调节阀 F3. 蒸汽流量调节阀 8. 加水装置F4. 进水阀 13. 蒸汽发生器 T. 蒸汽温度 t1、t2 . 空气进、出口温度 T w1、T w2. 空气出口和进口侧的管壁温度 图1 空气-水蒸气传热实验装置示意图 三、对流传热及参数测取 空气从漩涡风机吸入，经孔板流量计计量后进入套管换热器的管（紫铜管），与来自蒸汽发生器的饱和水蒸汽在套管换热器进行换热。被空气冷凝下来的冷凝水经冷凝液排放口排入蒸汽发生器的加水装置。进入套管换热器的空气进、出口温度t1、t2分别由铜—康铜热电偶测出。换热管两端管壁温度T w1、T w2同样也分别由埋在管（紫铜管）外壁上的铜—康铜热电偶测出。蒸汽温度T由蒸汽发生器根据管路的实际状况实现自动控制，T由热电阻PT100测得。空气流量通过F2、F2的组合调节来改变或通过变频器改变，由孔板流量计测量，并通过压力变送器测出空气的压力。套管换热器管（紫铜管）的规格为：φ20×2 mm，换热管

实验五空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定

实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定 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； 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α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施； 4、掌握测温热电偶的使用方法。 二、实验原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，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： Re lg lg Pr lg 4 .0m C Nu += 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 m Nu C Re Pr 4 .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 μ ρdu =Re 努塞尔特准数 λ αd Nu 1= 普兰特准数 λ μp C =Pr d —换热器管径（m ） α1—空气传热膜系数（W/m 2·℃） ρ—空气密度（kg/m 3） λ—空气的导热系数（W/m·℃） C p —空气定压比热（J/kg· ℃） 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

蒸发器换热系数的理论数值

6．3．2 蒸发过程的传热系数 蒸发中的传热系数K是影响蒸发设计计算的重要因素之一。根据传热学知识知 （6-6） 上式忽略了管壁厚度的影响。式中蒸汽冷凝传热系数αo可按膜式冷凝的公式计算；管壁热阻R W往往可以忽略；污垢热阻Rs 可按经验值估计，确定蒸发总传热系数K的关键是确定溶液在管内沸腾的传热膜系数a i。研究表明影响a i的因素较多，如溶液的性质、浓度、沸腾方式、蒸发器结构型式及操作条件等，具体计算可参阅有关文献 [1,6]。 一、总传热系数的经验值 目前，虽然已有较多的管内沸腾传热研究，但因各种蒸发器内的流动情况难以准确预料，使用一般的经验公式有时并不可靠；加之管内污垢热阻会有较大变化，蒸发的总传热系数往往主要靠现场实测。表6-1给出了常用蒸发器的传热系数范围，可供参考。 表6-1 常用蒸发器传热系数K的经验值 蒸发器的型式总传热系数K, W / (m2K) 标准式（自然循环）600～3000 标准式（强制循环）1200～6000 悬筐式600～3000 升膜式1200～6000

降膜式1200～3500 二、提高总传热系数的方法 管外蒸汽冷凝的传热膜系数αo通常较大，但加热室内不凝性气体的不断积累将使管外传热膜系数αo减小，故须注意及时排除其中的不凝性气体以降低热阻。管内沸腾传热膜系数αi涉及到管内液体自下而上经过管子的两相流动。在管子底部，液体接受热量但尚未沸腾，液体与管壁之间传热属单相对流传热，传热系数较小；沿管子向上，液体逐渐沸腾汽泡渐多，起初的传热方式与大容积沸腾相近。由于密度差引起的自然对流会造成虹吸作用，管中心的汽泡快速带动液体在管壁四周形成液膜向上流动，流动液膜与管壁之间的传热膜系数逐渐增加并达最大值。但如果管子长度足够，沿管子再向上液膜会被蒸干，汽流夹带着雾滴一起流动，传热系数又趋下降。因此，为提高全管长内的平均传热系数，应尽可能扩大膜状流动的区域。 管内壁液体一侧的污垢热阻Rs与溶液的性质、管内液体的运动状况有关。由于溶液中常含有少量的杂质盐类如CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2等，溶液在加热表面汽化会使这些盐的局部浓度达到过饱和状态，从而在加热面上析出，形成污垢层。尤其是CaSO4等，其溶解度随温度升高而下降，更易在传热面上结垢，且质地较硬，难以清除；以CaCO3为主的垢层质地虽软利于清除，但导热系数较小；此外，垢层的多孔性也使其导热系数较低。所以即使厚度为1～2mm的垢层也具有较大的热阻。为降低Rs，工程上可采取定期清理、提高循环速度、加阻垢剂，或添加少量晶种使易结晶的物料在溶液中而不是在加热面上析出等方法。 返回目录 6.5.2 多效蒸发的优缺点

12固体小球对流传热系数的测定讲解

固体小球对流传热系数的测定 A 实验目的 工程上经常遇到凭藉流体宏观运动将热量传给壁面或者由壁面将热量传给流体的过程，此过程通称为对流传热（或对流给热)。显然流体的物性以及流体的流动状态还有周围的环境都会影响对流传热。了解与测定各种环境下的对流传热系数具有重要的实际意义。 通过本实验可达到下列目的： (1) 测定不同环境与小钢球之间的对流传热系数，并对所得结果进行比较。 (2) 了解非定常态导热的特点以及毕奥准数（Bi ）的物理意义。 (3) 熟悉流化床和固定床的操作特点。 B 实验原理 自然界和工程上，热量传递的机理有传导、对流和辐射。传热时可能有几种机理同时存在，也可能以某种机理为主，不同的机理对应不同的传热方式或规律。 当物体中有温差存在时，热量将由高温处向低温处传递，物质的导热性主要是分子传递现象的表现。 通过对导热的研究，傅立叶提出： dy dT A Q q y y λ-== (1) 式中： dy dT - y 方向上的温度梯度[]m K / 上式称为傅立叶定律，表明导热通量与温度梯度成正比。负号表明，导热方向与温度梯度的方向相反。 金属的导热系数比非金属大得多，大致在50～415[]K m W ?/范围。纯金属的导热系数随温度升高而减小，合金却相反，但纯金属的导热系数通常高于由其所组成的合金。本实验中，小球材料的选取对实验结果有重要影响。 热对流是流体相对于固体表面作宏观运动时，引起的微团尺度上的热量传递过程。事实上，它必然伴随有流体微团间以及与固体壁面间的接触导热，因而是微观分子热传导和宏观微团热对流两者的综合过程。具有宏观尺度上的运动是热对流的实质。流动状态（层流和湍

北京化工大学传热实验报告

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：化实1001 学号：（小学号） 姓名： 同组人： 实验日期：2012.12.6

传热膜系数测定实验 一、摘要 本实验以套管换热器为研究对象，以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄 铜管内，即管程，热蒸汽走环隙，即壳程，研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。通过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。 关键词：对流传热 Nu Pr Re α A 二、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、基本原理 黄铜管内走冷空气，管外走100℃的热蒸汽，壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻，因此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： p n m Gr A Nu Pr Re ??= 对于强制湍流有： n m A Nu Pr Re = 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 Re lg lg Pr lg 4 .0m A Nu += 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m Nu A Re Pr 4 .0= 其中 λ αλ μ μ ρ d Nu Cp du = = = ,Pr ,Re 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 m t A Q ???=α 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 ()()3600/3600/1212t t C V t t C W Q p p -??=-?=ρ 其中W ——质量流量，kg/h ； Cp ——冷空气的比定压热容，J/（kg ?℃）； t 1,t 2——冷空气的进，出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg/m3； Vs ——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 54.02.26p V ?= 式中，Δp ——孔板流量计压降，kPa ； V ——空气流量，m 3/h 。 四、装置和流程

化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定

化工原理实验（四）空气－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。 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(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） T t 图4－1间壁式传热过程示意图

式中：Q － 传热量，J / s ； m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ?℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ?℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃； α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ?℃)； A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2； ()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃； α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ?℃)； A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2； ()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃； K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ?℃)； m t ?－ 冷热流体的对数平均温差，℃； 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()() 2 211 2211ln W 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， ()()() 2 21 12211ln 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，℃。

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=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 m Pr n Gr l （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 ＝CRe m （2） Re 4 du V d ρ ρ π μ μ == 其中： , 500.02826W/(m.K)d Nu αλλ = =℃时，空气的导热系数

传热分系数

传热分系数 又称传热膜系数、给热系数或放热系数，是衡量对流传热强弱程度的一个参数，是流体在单位时间内，在单位温度差推动下，经单位传热面积所传递的热量。传热分系数与传热面积乘积的倒数为对流传热的热阻，有时亦以传热分系数的倒数表征对流传热的热阻。 传热分系数与传热时有无相变、流体流动状况、固体壁面结构和尺寸以及流体本身的物性（如热导率、粘度、密度、比热容）等有关（见表一些传热分系数的大致范围）。有相变对流传热的传热分系数，通常比无相变对流传热时的大得多。提高传热分系数，是研究对流传热的目标之一。 工程上求取传热分系数的常用方法，是用相似论或因次分析来确定与对流传热过程有关的无因次数群，如普朗特数Pr 、雷诺数Re 和努塞尔数Nu 等,然后通过实验求得它们之间的关系。传热分系数a 则可以由下式算出： Nu · L a λ= 式中λ为流体的热导率;L 为传热面的几何特征长度；Nu 为努塞尔数，它是反映对流传热强弱的一个无因次数群（即无量纲参数），其表达式为： λaL = Nu 此表达式也可改写成为： *//Nu a a L a == λ 式中a *为一虚拟量，相当于传热过程仅以热传导方式进行时的传热分系数。从上式可看出努塞尔数的物理意义。 当湍流流动的流体与一定几何形状的换热面进行无相变对流传热时，努塞尔数是雷诺数和普朗特数的函数，即： Nu ＝f(Re ，Pr) 这是由于这种对流传热过程的强弱程度取决于速度场与温度场,而速度场特性取决于雷诺数,普朗特数又决定速度场与温度场间的关系。传热过程的实验研究结果，通常用这个函数关系式来关联，并应用于传热设备的设计计算中。例如在圆管内作湍流流动的流体与管壁进行对流换热时，有如下经验关系： Nu ＝0.023RePr b 式中指数b 的数值，在流体加热时为0.4，在流体冷却时为0.3。算出Nu 后,就不难求出传热分系数。由于建立此式时所用的流体物性都是按照流体进出口温度的算术平均值求得的，因此应用此式时也应参照这一规定确定物性参数。此平均温度称为定性温度。使用这类经验式时，必须注意关于定性温度和特征长度的规定，且经验式只能在建立此式的实验范围内应用。 此外，按边界层理论得出的解析解或数值解以及三传类比的规律，也可用以求得传热分系数。

传热膜系数的测定[1]

传热膜系数的测定 一、实验目的： 1. 掌握空气对壁传热膜系数的测定方法； 2. 学会传热膜系数测定实验数据的处理方法； 3. 了解影响对流传热系数的因数和强化传热的途径。 二、实验原理： 在生产和科研中经常采用间壁式换热器来进行物料的冷却和加热。对于一定结构的换热器，如何强化传热过程，除了设法增大传热推动力之外，就只有提高总传热系数。总传热系数的估算公式可写为： o i 1so b si 1 R R 1 K αλ α+ +++= （1） 由上式可见，要提高K 值，就必须减少各项热阻。但因各项热阻所占的比重往往不同，因此应设法减少对K 值影响较大的热阻。 本实验以套管换热器为例，内管走热空气，对管外的水加热，空气侧热阻所占比重较大，实验目的是测定空气侧对流传热膜系数。并验证准数关联式。 影响对流传热过程的因数极多，目前尚不能通过解析法获得对流传热膜系数的理论关系式，必须用实验加以测定。为了减少实验工作量，通过因次分析将主要因数组成若干无因次数群（准数）,在此基础上组织实验并经过数据处理得到相应的关系式。园管内不发生相变流体，在强烈湍流条件下，忽略自然对流的影响，则： c r b e o u P R a N = （2） 式中：λ α= d N u ——努塞尔准数（Nusselt ） α ——— 对流传热膜系数， W/（C m 2 ） d ——— 管径 m λ ——— 空气导热系数 w/（m.C ） μ ρ= du R e 雷诺准数（Rernolds ） 雷诺数中：μ、ρ为空气定性温度下粘度（Pa,S ），密度（kg/3m ） 2 S d 785.0V u =. s V 可由空气转子流量计读数经换算获得。 λ μ= p r C P ——普兰特准数（Prantl ）

实验四---强制对流下传热膜系数的测定Word版

实验四强制对流下传热膜系数的测定 一、实验目的 1．掌握圆形光滑直管（或波纹管）外蒸汽、管内空气在强制对流条件下的对流传热膜系数的测定； 2．根据实验数据整理成特征数关联式。 二、实验原理 1.特征数关联 影响对流传热的因素很多，根据量纲分析得到的对流传热的特征数关联式的一般形式为： （4-1）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做强制对流时的对流传热系数。因此，可以忽略自然对流对对流传热系数的影响，则G r为常数。在温度变化不太大的情况下，空气的P r可视为常数、所以，准数关联式（4-1）可写成 （4-2） 或 待定参数C和m可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，根据原理计算、分析求得。 2.传热量计算 努赛尔数N u和雷诺数R e都无法直接用试验测定，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，空气从管的末端排除管外，传递的热量由下式计算。 （4-3）根据传热速率方程： （4-4）所以 （4-5）式中：Q——换热器的热负荷（或传热速率），kJ/s； q m——冷流体（空气）的质量流量，kg/s； t1——空气的进口温度，℃； t2——空气的出口温度，℃； q V1——冷流体（空气）的体积流量，m3/s；

ρ1——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 ——冷流体（空气）的平均定压比热容， kJ/(kg.K)； A ——传热面积， m 2； Δt m ——蒸汽与空气的对数平均温度差，℃。 T ——蒸汽温度，K 。 空气的体积流量及两种流体的温度等可以通过各种测量仪表测得，由式（4-5）即可算出传热系数K 。 3.对流传热系数的计算 当传热面为平壁，或者当管壁很薄时，总传热系数和与各对流传热系数的关系可表示为： （4 -6） 式中： α1——管内壁对空气的对流传热系数，W/(m 2 . ℃)； α2——蒸汽冷凝时对管外壁的对流传热系数，W/(m 2 . ℃)； 当管壁热阻可以忽略（内管为黄铜管，黄铜导热系数λ比较大，而且壁厚b 较小）时： （4-7） 由于蒸汽冷凝时的对流传热系数远大于管内壁对空气的对流传热系数，即α 2 ﹥﹥α1，所以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，即可通过热量衡算求出套管换热器的总传热系数K 值，由此求得管内壁对空气的对流传热系数α1。 4.努塞尔数和雷诺数的计算 （4 -8） （4-9） 式中：λ——空气导热系数；W/(m. ℃)；

传热的量纲分析法

对流传热系数：() t g c l u f p ?=βρρλμα,,,,,, i f p e d c b a t g c l u K )(?=βρρλμα ①流体的速度：u 单位：s m 量纲：[1-LT ] ②设备的特性尺寸：l 单位：m 量纲：[L ] ③流体的黏度：μ 单位：s m kg m s s m kg s m N s Pa ?=??=?= ?2 22 量纲：[11--T ML ] ④流体的热导率：λ 单位：K s m kg K m s m s m kg K m s m N K m s J K m W ??=???=???=??=?3 2)( 量纲：[1 3--θ MLT ] ⑤流体的密度：ρ 单位：3 m kg 量纲：量纲：[3 -ML ] ⑥流体的定压比热容：p c 单位：K s m K kg s m m kg K kg J ?=????=?222)( 量纲：[1 22--θT L ] ⑦单位体积流体的升浮力：t g ?βρ 单位： 2 2231s m kg K K s m m kg ?= 量纲：[2 2--T ML ] ⑧对流传热系数：α 单位：K s kg K m s m s m kg K m W ?=???=?3 222 )( 量纲：[13--θMT ] i f p e d c b a t g c l u K )(?=βρρλμα 13--θMT =a LT ）（1-b L c T ML )(11--d MLT )(13--θe ML )(3-f T L )(122--θi T ML )(22-- 等号两边量纲一致原则 M i e d c +++=1 T i f d c a 2233-----=- θ f d --=-1 L i f e d c b a 2230-+-+-+= 选 i f a ,,为已知量，用于表示其他另4个变量 i a e f d i a f c i a b +=-=--=-+=1213 i f p a t g l c Lu K l ??? ? ?????? ? ????? ? ??'=22 3μβρλμμρλα

对流传热系数的测定实验报告

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：

管内强制对流传热膜系数的测定

装 订 线 实验报告 课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 管内强制对流传热膜系数的测定 实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、了解套管式换热器的结构和传热热阻的组成。 2、学习测定流体间壁换热总传热系数的实验方法。 3、掌握近似法和简易Wilson 图解法两种从传热系数实验数据求取对流传热膜系数的数据处理方法。 4、掌握根据实验数据获得传热准数经验公式的方法和数学工具。 5、掌握热电偶、UJ-36电位差计的长图式自动记录仪的使用方法。 二、实验内容 1、在空气-水套管换热器中，测定一系列空气流量条件下冷、热流体进、出口温度。 2、通过能量衡算方程式和传热速率基本方程式计算总传热系数K i 的实验值。 3、分别用近似法、简易Wilson 图解法求取空气侧对流传热膜系数αi 。 4、根据实验获得的对流传热膜系数αi 和空气流速u i ，整理得到努赛尔数Nu 与雷诺数Re 之间的幂函数型经验公式。 5、把实验获得的经验公式与化工原理教材和参考书中的列出的同类公式进行比较，讨论其异同点。 6、根据实验装置情况分析实验测试数据的误差来源。 三、实验原理 流体与固体壁面间的对流传热过程可以用牛顿冷却定律描述： ()w Q A t A T t αα=?=? （1） 式中 Q ——总传热速率，W ； α——对流传热膜系数，W/ m 2?K ；A——传热面积，m 2 ； T ——流体温度，K ；

对流传热系数的测定

对流传热系数的测定 北京理工大学化学学院董女青1120102745 一、实验目的 1、掌握对流传热系数的测定方法，测定空气在圆形直管内的强制对流传热系数, 验证准数关联式。 2、了解套管换热器的结构及操作，掌握强化传热的途径。 3、学习热电偶测量温度的方法。 二.实验原理 冷热流体在间壁两侧换热时，传热基本方程及热衡算方程为： Q = KAAtm = m^Cp (t入一t出) 换热器的总传热系数可表示为： 1 1 b 1 —------- 1 ---- 1 ---- K a ：入a 0 式中：Q—换热量，J/s K—总传热系数，J/(m' s) A—换热面积，m： At m-平均温度差，°C Cp—比热，J/ (kg ? K) nu—质量流量，kg/s b—换热器壁厚，m a i、a o—内、外流体对流传热系数，J/(m? ? s) 依据牛顿冷却定律，管外蒸汽冷凝，管内空气被加热，换热最亦可表示为： Q = a jAj(t w - t) = a 0A0 (T — T w) 式中:t w.凡一管内(冷侧)、管外(热侧)壁温， t、T-管内(冷侧)、管外(热侧)流体温度 测定空气流量、进出口温度、套管换热面积，并测定蒸汽侧套管壁温，由于管壁导热系数较大且管壁较薄，管内壁温与外壁温近似柑等，根据上述数据即可得到管内对流传热系数，由丁?换热器总传热系数近似等丁?关内对流传热系数，所以亦可得到套管换热器的总传热系数。 流体在圆形直管强制对流时满足下述准数关联式： Nu = O.O237?e°-8Pr0-33 式中：Nu-努塞尔特准数，Nu=^,无因次 Re—雷诺准数，Re = ^,无因次 P L普兰特准数，Pr =耳,无因次 测定不冋流速条件下的对流传热系数，在双对数坐标屮标绘加he关系得到一条直线，直线斜率应为0. &