实验二：总传热系数的测定
一、实验目的
1、了解换热器的结构与用途;
2、学习换热器的操作方法；
3、掌握传热系数k计算方法；
4、测定所给换热器的逆流传热系数k。
二、实验原理
在工业生产过程中冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量传递，称为间壁式换热。间壁式换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三部分组成。本实验热流体采用饱和蒸汽走壳程，冷流体为空气走管程。
当传热达到稳定时，总传热速率与冷流体的传热速率相等时，
而即为，
综上可得，其中。
T --- 热流体;
t --- 冷流体;
V --- 冷流体进口处流量计读数;
---冷流体平均温度下的对应的定压比热容;
ρ --- 冷流体进出口平均温度下对应的密度.
三、实验设备及流程
1、实验设备
传热单元实验装置(换热器、风机、蒸汽发生器) ，整套实验装置的核心是一个套管式换热器，它的外管是一根不锈钢管，内管是一根紫铜管。根据紫铜管形状的不同，我们的实验装置配有两组换热器，一种是普通传热管换热器，另一种是强化传热管换热器，本实验以普通传热管换热器为例，介绍总传热系数的测定。
2、实验流程
来自蒸汽发生器的水蒸气从换热器的右侧进入换热器的不锈钢管。而来自风机的冷空气从换热器的左侧进入换热器的紫铜管，冷热流体通过紫铜管的壁面进行传热。冷空气温度升高而水蒸汽温度降低，不凝气体和冷凝水通过疏水阀排出系统，而冷空气通过风机的右侧排出装置。
四、实验步骤
需测量水蒸气进口温度，出口温度，冷空气进口温度，出口温度，冷空气的体积流量以及紫铜管的长度及管径。前四项通过仪表读数可获得，冷空气进口温度可以由另外一块仪表盘读数计算可获得。紫铜
管的长度及管径是已知的。
1、检查实验装置确保所有阀门都处于关闭状态。打开控制面板上的总电源开关；
2、向蒸汽发生器水箱中加水，打开蒸汽发生器的电源，水泵开始往蒸汽发生器中加水，当蒸汽发生器中的水位达到中上部后，水泵自动停止，此时蒸汽发生器处于加热状态到达符合条件的蒸汽压力后系统会自动停止加热并处于保温状态；
3、打开冷空气的进口伐和出口阀门，然后在控制面板上开启风机电源开关让风机工作使套管换热器充满一定量的空气，打开冷凝水的出口阀门，排出上次实验留下的气体，并保持一定开度；
5、在通水蒸气之前，将蒸汽发生器到实验装置之间管道的冷凝水排除，具体排除冷凝水的方法是关闭蒸汽进口阀门，打开排冷凝水阀门；
6、当里面蒸汽达到一定压力后，开始通入蒸汽先打开阀门，再通过减压阀调节换热器的蒸汽压力让蒸汽慢慢进入换热中，使蒸汽逐渐充满系统，使系统由冷态转变为热态。同时打开放气阀，将设备内的不凝气体排出，直到排泄管理有蒸汽放出。关闭放气阀，上述准备工作结束。系统也处于热态后，调节蒸汽减压阀，使蒸汽进口压力维持在0.1兆帕，这个操作也可以通过调节蒸汽发生器出口阀来实现；
7、调节冷空气进口流量，可以通过调节风机出口旁路阀门的开度来改变冷空气的流量。在每个流量条件下均需等待热交换过程稳定后方可记录冷空气进口出口温度水蒸气进口出口温度以及孔板流量计的压差等实验数据。一般每个流量下至少也就是15分钟左右，方可
视为稳定，然后改变冷空气流量，记录不同流量下的实验数据；
8、实验结束时先关闭蒸汽发生器，打开放气阀，将蒸汽发生器和管道余压排尽,关闭蒸汽进口阀，待系统逐渐冷却后，关闭风机电源，待冷凝水流尽，关闭冷凝水出口阀，关闭总电源。
五、注意事项
1、第四步中开度要适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热器不锈钢管中的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。
2、在通水蒸气之前，将蒸汽发生器到实验装置之间管道的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。
3、第六步系统由冷态变为热态过程不能少于十分钟，主要是防止不锈钢管换热器因突然受热受压而爆裂。
4、整个实验需要记录六到八组数据。
六、数据处理
1、整理原始数据记录表，将有关数据整理在数据处理表中。
2、列出实验结果，写出典型数据的计算过程，分析和讨论实验现象。
传热实验实验报告 一、实验目的 1、研究传热试验设备上三种管的传热系数K。 2、研究设备的结构特点以及实验数据，定量描述保温管、裸管、汽水套管的传热特性。 3、研究流量改变对总传热系数的影响，并分析哪一侧流体流量是控制性热阻，如何强化传 热过程。 二、实验原理 根据传热基本方程、牛顿冷却定律以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，以及各有关的温度，即可算出K，α 和λ。 （1）测定汽-水套管的传热系数K（W /(m2·℃)）： Q=KAΔt m 式中：A——传热面积，m2；Δt m——冷、热流体的平均温度，℃；Q——传热速率，W 。 Q =W汽r 式中：W汽——冷凝液流量，kg/s ；r——冷凝液汽化潜热，J / kg 。 （2）测定裸管的自然对流给热系数α（W /(m2·℃)）： Q=α A（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·℃)）： Q=λA m（T w - t w）/ b 式中：Tw，tw ——保温层两侧的温度，℃；b——保温层的厚度，m；Am ——保温层内外壁的平均面积，m2。 三、实验装置与流程 （1）实验装置：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。
本实验采用水蒸汽冷凝的方法，将水蒸气分别通过保温管、裸管和套管换热器中冷凝传热，通过测量蒸汽冷凝量、壁温、水温及空气的温度等参数，推算出保温管的导热系数、裸管和套管的对流传热系数。 （2）实验流程：锅炉内加热产生的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液有计量管或量筒收集，以测冷凝液速率。三根紫铜管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；另一根是裸管；还有一根为一套管式换热器，管外是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。 （3）设备主要技术数据： 1）传热管参数： 各设备结构尺寸如下：(mm) 2）温度测定：空气、水温度及传热管壁温测量全部采用铜-康铜热电偶温度计测量，温度T （℃）由数字仪表显示。 3）冷凝液的计量采用试管与烧杯读数。
总传热系数测定实验 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． 测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数； 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，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下公式： V ρC P (t 2-t 1)=K A m t ? 其中： V ：空气体积流量，m 3/s A ：内管的外壁的传热面积，m 2 ρ：空气密度，kg/m 3 C P ：空气平均比热，J/(kg ℃) t 1、t 2：空气进、出口温度，℃ T 1、T 2：蒸汽进、出口温度，℃ m t ?：对数平均温差，℃ 1 2211221ln ) ()(t T t T t T t T t m -----= ? 若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 以及水蒸气温度T 1、T 2，即可计算实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数。 三、实验装置与流程 实验装置如下图
水蒸气～空气换热流程图 来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机的风进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。 2．设备与仪表规格 （1）紫铜管规格：直径φ21×2.8mm，长度L=1000mm （2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm （3）压力表规格：0～0.1MPa 四、实验步骤与注意事项 1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。 2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里冲有一定量的空气。 3．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。 4．在做实验前，应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀。 5．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐通入换热器中，
实验二：总传热系数的测定 一、实验目的 1、了解换热器的结构与用途; 2、学习换热器的操作方法； 3、掌握传热系数k计算方法； 4、测定所给换热器的逆流传热系数k。 二、实验原理 在工业生产过程中冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量传递，称为间壁式换热。间壁式换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三部分组成。本实验热流体采用饱和蒸汽走壳程，冷流体为空气走管程。 当传热达到稳定时，总传热速率与冷流体的传热速率相等时， 而即为， 综上可得，其中。 T --- 热流体; t --- 冷流体; V --- 冷流体进口处流量计读数; ---冷流体平均温度下的对应的定压比热容; ρ --- 冷流体进出口平均温度下对应的密度. 三、实验设备及流程 1、实验设备
传热单元实验装置(换热器、风机、蒸汽发生器) ，整套实验装置的核心是一个套管式换热器，它的外管是一根不锈钢管，内管是一根紫铜管。根据紫铜管形状的不同，我们的实验装置配有两组换热器，一种是普通传热管换热器，另一种是强化传热管换热器，本实验以普通传热管换热器为例，介绍总传热系数的测定。 2、实验流程 来自蒸汽发生器的水蒸气从换热器的右侧进入换热器的不锈钢管。而来自风机的冷空气从换热器的左侧进入换热器的紫铜管，冷热流体通过紫铜管的壁面进行传热。冷空气温度升高而水蒸汽温度降低，不凝气体和冷凝水通过疏水阀排出系统，而冷空气通过风机的右侧排出装置。 四、实验步骤 需测量水蒸气进口温度，出口温度，冷空气进口温度，出口温度，冷空气的体积流量以及紫铜管的长度及管径。前四项通过仪表读数可获得，冷空气进口温度可以由另外一块仪表盘读数计算可获得。紫铜
实验三、总传热系数与对流传热系数的测定 一、实验目的 1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法； 3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。 二、实验原理本实验采用套管式换热器，热流体走管间，为蒸汽冷凝，冷流体走内管，为空气。该传热过程由水蒸气到 不锈钢管外管壁的对流传热、从外管壁到内管壁的传导传热、内管壁到冷水的对流传热三个串联步骤组成。 图1. 传热实验装置流程图 1-空气流量调节阀 2-转子流量计 3-蒸汽调节阀 4-蒸汽压力表 5-套管换热器 6-冷凝水排放筒 7-旋塞 8-空气进口温度计 9-空气出口温度计 10-不凝气排放口 套管换热器5由不锈钢管（或紫铜管）内管和无缝钢外管组成。内管的进出口端各装有热电阻温度计一支，用于测量空气的进出口温度。内管的进、出口端及中间截面外壁表面上，各焊有三对热电偶，型号为WRNK-192。 不锈钢管规格Φ21.25?2.75，长1.10米 S=πd o L=0.0734m 2 紫铜管Φ16?2，长1.20米 S=πd o L=0.0603m 2 转子流量计（空气，0~20m 3/h ，20℃）数字显示表SWP-C40 此设备的总传热系数可由下式计算： m t S Q K ??= 其中 ()()出 进出进t T t T t T t T t m -----= ?ln 式中：Q ——传热速率，W ；S ——传热面积，m 2；S=πd o L;m t ?——对数平均温度差，℃ T ——饱和蒸汽温度，℃，根据饱和蒸汽压力查表求得；出进、t t ——分别为空气进、出口温度，℃。 通过套管换热器间壁的传热速率，即空气通过换热器被加热的速率，用下式求得： ()进出t t c m Q p s -??=， W 其中，C p 应取进、出口平均温度下空气的比热容。W=V s ?ρ，其中ρ为进口温度下空气的密度。 对流传热系数的计算公式为 m t S Q ???=α 式中S ─内管的内表面积，m 2；α─空气侧的对流传热系数，W/(m 2??C)； ?t m ─空气与管壁的对数平均温度差，?C 。 ()()2 2112211ln t t t t t t t t t w w w w m -----= ?
太原师范学院 实验报告 Experimentation Report of Taiyuan teachers College 系部：化学系年级：大四课程：化工实验 姓名：学号：日期：2012/10/15 项目: 气体强制对流传热系数的测定 一、实验目的： 1.熟悉传热设备； 2.了解传热原理和强化传热途径，分析热交换过程的影响因素； 3.测定热流体空气与冷流体水在并流和逆流条件下的总传热系数K； 4.测定努赛尔数Nu和雷诺数Re之间的关系，确定他们的关联式。 二、实验原理： 传热过程按其方式可分为热导传热、对流传热和辐射传热三种。在工业生产上的传热过程中，按冷流体和热流体的接触方式可分为直接接触式、间壁式和蓄热式三种。本实验采用的单套管式换热器为间壁式传热，其热流体为热空气，冷流体为水，热空气与水在套管内进行传热，传热方程为：q=K*A*△t m 式中：q为传热速率（W）； K为总传热系数（W*m-2*k-1） A为热空气—水间的传热面积（套管换热器的内管平均面积A=π*d m*L，d m为内管
内外径的平均值，L为套管换热器套管的长度）； △t m 为热空气与冷却水间的平均温度差 【△t m =（△t1 +△t2 ）/ (ln△t1 -ln△t2 )，℃或K】，△t1 和△t2 分别为换热器两端的温度差。 在稳定传热过程中，热流体热空气通过换热器壁面将热量传给冷流体水，捂热量损失，两流体也未发生相变化，冷流体吸收热量与热流体放出热量相等，因此，传热速率Φ衡算式为：Φ=W g C p(T1-T2) 式中：W g 为空气的质量流量（Kg*S-1） C p 为空气的比热容（K J*Kg*K-1） T1，T2分别为热流体俄进口和出口温度（℃或K） 根据传热关系，传热系数是由以下几个分热阻的倒数组成，即 式中：a1、a2分别为热空气和冷却水的给热系数（W*m-2*k-1） d1、d2分别为内管的内径和外径（m）, δ为内管的壁厚（m）; λ为内管的导热系数（W*m-2*k-1）。 因冷却水的给热系数a2较大，d1 / (a2* d2 )值较小；λ值较大，δd1 /λd m 值也较小，故d1 / (a2* d2 )和δd1 /λd m 可略去。于是，可认为空气在圆管内作强制对流的给热系数a1 近似为热空气与冷却水之间的总传热系数，即K= a1 。 当热空气在圆形直管中作强制湍流流流动时，传热系数（给热系数）的关联式可写为：Nu=A*Re m*Pr n 式中：Nu为努赛尔数，表达式为Nu=a*d/λ； Re为雷诺数，表达式为Re=du ρ/μ Pr为普兰特数，表达式为Pr= C p*μ/λ A为系数； m、n为雷诺数的指数和普兰特数的指数。 空气的努赛尔数受给热系数a的影响，雷诺数又受空气在管内流速的影响，在很高温度和压力下，普兰特数变化很小，可近似认为它是一个常数，因此，可改写为：Nu=B*Re m 式取对数后为LgNu=LgB+m*LgRe 当空气流速改变后，它们原有的热平衡关系被打破，数值也随之发生变化，Nu亦随Re 的改变而改变。通过实验可测出不同条件下的空气的给热系数a与流速u，就能计算出Nu
空气对流传热实验报告准数 篇一：传热实验指导 实验一传热实验 一、实验目的 1、学习总传热系数及对流传热系数的测定方法； 2、利用测定的对流传热系数，检验通用的给热准数关联式； 3、应用传热学的概念和原理去分析强化传热过程等问题。 二、实验任务 测定空气在圆形光滑直管中作湍流流动时对流传热准数关联式。 三、实验原理 1、无相变时，流体在圆形直管中强制对流时的给热系数（亦称对流传热系数）的关联式为 （1） Nu? ?d? 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，Prb为一常数，则上式可简化为： （ 将上式两边取对数得： ）（2） (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。 2、根据传热速率方程： Q?KS?tm 当管壁很薄时，可近似当成平壁处理。且由于管壁材料为黄铜，导热系数大，可以忽略管壁传导热阻。又因为在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。?《i?o因此，对流传热系数?i≈K。
?i? Q?tm?Si （4） 式中：?i—管内流体对流传热系数，W/(m2?℃)； Q—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m2； ?tm—内壁面与流体间的温差，℃。 3、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： Q?WmCpm(t2?t1)（6）其中质量流量由下式求得： Vm?m3600 Wm? 式中：Q：传热速率, W；Vm：空气的体积流量, m3/s； ρm：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, ℃；Δtm：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, ℃。 t1，t2 —空气的入口、
传热系数测定实验报告 一、实验目的。 本实验旨在通过测定不同材料的传热系数，探究不同材料在传热过程中的特性，为工程应用提供参考数据。 二、实验原理。 传热系数是描述材料传热特性的重要参数，通常用λ表示。传热系数的大小与 材料的导热性能有关，一般情况下，金属材料的传热系数较大，而绝缘材料的传热系数较小。实验中，我们将利用热传导定律，通过测定不同材料在传热过程中的温度变化，来计算传热系数。 三、实验材料和仪器。 1. 实验材料，铝板、铜板、塑料板。 2. 实验仪器，热导率测定仪、温度计、加热装置。 四、实验步骤。 1. 将铝板、铜板和塑料板分别放置在热导率测定仪上，并将加热装置加热至一 定温度。 2. 记录不同材料在加热过程中的温度变化，利用温度计测量不同位置的温度， 并记录数据。 3. 根据实验数据，利用热传导定律计算不同材料的传热系数。 五、实验数据和结果分析。 经过实验测定和数据处理，得到铝板、铜板和塑料板的传热系数分别为λ1、 λ2、λ3。通过对比分析，得出不同材料的传热特性。结果显示，铝板的传热系数
较大，表明铝板具有良好的导热性能；而塑料板的传热系数较小，表明塑料板的绝缘性能较好。 六、实验结论。 通过本次实验，我们成功测定了不同材料的传热系数，并得出了相应的结论。 传热系数的大小对材料的传热特性有着重要影响，对于工程应用具有重要意义。本实验结果可为工程设计和材料选择提供参考依据。 七、实验总结。 本次实验通过测定不同材料的传热系数，探究了不同材料在传热过程中的特性。在实验过程中，我们注意到了实验操作的细节和数据处理的方法，这对于实验结果的准确性和可靠性具有重要意义。同时，我们也意识到了传热系数对材料性能的重要影响，这对于工程应用具有一定的指导意义。 八、致谢。 在此，特别感谢实验指导老师对本次实验的指导和支持。同时也感谢实验室的 同学们在实验过程中的合作与帮助。 以上为本次实验的全部内容，谢谢阅读。
总传热系数测定实验报告 总传热系数测定实验报告 引言： 传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程，对于工程领域来说，准确测 定传热系数是非常重要的。本实验旨在通过测定不同材料的总传热系数，探究 热传导的规律，并提供准确的数据支持。 实验原理： 总传热系数是指在热传导过程中，包括热传导、对流和辐射等多种传热方式的 综合效果。实验中，我们采用热板法来测定材料的总传热系数。该方法通过在 材料两侧分别加热和冷却的热板，测量两侧温度差和热流量，从而计算出总传 热系数。 实验步骤： 1. 准备工作：清洁实验台面，确保实验环境整洁；校准温度计，保证测量的准 确性。 2. 将待测材料样品放置在热板之间，并确保与热板接触良好。 3. 打开热板的加热和冷却装置，使两侧的温度分别保持在设定的温度。 4. 在实验过程中，记录下材料两侧的温度和热流量，以便后续计算总传热系数。 5. 实验结束后，关闭热板装置，取下待测材料样品。 实验数据处理： 根据实验记录的温度和热流量数据，我们可以计算出待测材料的总传热系数。 首先，根据热板的加热功率和冷却功率，计算出热流量。然后，根据材料两侧 的温度差和热流量，利用传热方程计算出总传热系数。最后，对多组实验数据
进行平均，得到最终的总传热系数。 实验结果分析： 通过实验测定，我们得到了不同材料的总传热系数。通过对结果的分析，我们 可以发现不同材料的传热性能存在差异。例如，金属材料通常具有较高的传热 系数，而绝缘材料的传热系数较低。这与材料的导热性能以及内部结构有关。 此外，我们还可以通过比较不同温度下的传热系数，研究材料的温度依赖性。 实验误差分析： 在实验过程中，由于实验条件和仪器精度的限制，可能会引入一定的误差。例如，温度计的精度、热板与材料接触的不完全等都会对实验结果产生影响。为 了减小误差，我们在实验中尽量保持实验环境稳定，同时进行多组实验并求平 均值，以提高结果的准确性。 实验应用： 总传热系数的测定在工程领域具有广泛的应用。例如，在建筑领域，通过测定 建筑材料的传热系数，可以评估其保温性能，为建筑节能提供依据。在电子领域，通过测定散热材料的传热系数，可以优化散热设计，提高电子设备的工作 效率和寿命。 结论： 通过本实验，我们成功测定了不同材料的总传热系数，并对实验结果进行了分 析和讨论。实验结果对于研究材料的传热性能以及应用于工程领域具有一定的 参考价值。同时，实验中所使用的热板法也为传热研究提供了一种有效的测量 方法。通过不断的实验探索和改进，我们可以进一步提高传热系数的测定精度，为工程实践提供更准确的数据支持。
换热器的操作及传热系数的测定实验报告换热器是一种用于传递热量的设备，常用于工业生产中的加热、冷却和废热利用等方面。换热器的基本结构包括热交换管路、壳体、传热管束、挂板、密封装置、支撑装置、进出口法兰等部分。 换热器的工作原理是通过将两种流体分别在管束和壳体中流动，使它们在壳体内接触并交换热量，从而达到加热或冷却的目的。其中一种流体在管束内流动，称为管束流体；另一种流体在壳体内流动，称为壳体流体。管束流体和壳体流体之间的热量传递是通过管壁进行的。 2.换热器传热系数的测量方法和计算公式 换热器传热系数是评价换热器传热性能的重要指标，它是指单位面积换热器传递的热量与传热面积和传热温差的比值。传热系数的测量方法主要有实测法、计算法和综合法，其中实测法是最常用的一种方法。 实测法的基本思路是通过实验来测定换热器的传热系数。具体测量步骤如下： (1)将待测流体进入传热侧管束，另一侧进入冷却水，调节流量和温度，使达到稳定状态； (2)测量进出口流量和温度，根据能量守恒原理计算出管束流体的热量传递量； (3)根据壳侧冷却水的温升和流量，计算出壳侧的热量传递量； (4)根据了解的流体物理性质和实验数据，计算出传热系数。
传热系数的计算公式如下： α = Q/(SΔT) 其中，α为传热系数，单位为W/(m2·K)； Q为单位时间内传递的热量，单位为W； S为传热面积，单位为m2； ΔT为传热温差，单位为K。 三、实验设备和材料 1.换热器 2.温度计 3.流量计 4.水泵 5.电源 6.水槽 7.热交换介质 8.计算机 四、实验步骤 1.准备工作 (1)检查实验设备是否完好无损，如有损坏应及时修理； (2)检查实验室环境是否符合实验要求； (3)将实验设备接通电源并进行预热。 2.操作换热器 (1)将加热介质进入传热侧管束，另一侧进入冷却水；
传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 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去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△tm，只要测得传热速率Q，冷热流体进出口温度和传热面积A，即可算出传热系数K。在该实验中，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，则加热空气释放出的热量Q1与自来水 得到的热量Q2应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以Q2 为准。 三、实验流程和设备 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。 实验流程图： 水进口 转子流量计空气进口 温度计 温度计 列管式 换热器 转子 流 量计 温度计 温度计风机 调节阀空气电 加热器 传热系数K测定实验流程图
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作用。 2、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。重复一次。 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4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 换热流型错流；换热面积0.4㎡ 2、实验数据记录 序号风机出口 压强mH2O 空气流量 读数m3/h 空气进口温 度℃ 空气出口温度℃ 水流量 L/h 水进口温度℃水出口温度℃ 11.61611029.28018.921.9 21.61611029.48018.921.9 11.61611029.96018.922.4 21.61611029.96018.922.3 11.61611031.92019.024.8 21.61611032.02019.024.9 11.61111029.62019.123.0 21.61111029.62019.023.0 11.6611027.82019.021.3 21.6611027.82019.021.3 3、数据处理 序号空气流 量 m3/s 水流 量 kg/s 水的算 术 平均 温 度℃ 水的比热 容J/ （kg·℃） 传 热 速 率 J/s 对数 平均 温度 △tm 换 热 面 积 m2 传热系 数 KW/m2K K的平 均 值W/m2K 10.00440.022220.404183278.86736.24790.419.2333 20.00440.022220.404183278.86736.48160.419.1101 19.1717
T3. 换热器综合传热系数的测定（传递工程，叶红齐） 一、实验目的 1.熟悉换热器性能的测试方法； 2.了解套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别； 3.加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识； 4.深入了解传热的微观过程。 二、实验装置 实验装置采用（换热器综合试验台），其流程及如图3.1所示。换热形式为热水/冷水换热。 图3.1 试验台流程图 图3.2 试验台实物图 试验台的实物如图3.2所示，热水加热采用自动限温和自动控温，冷、热流体的进出温度采用温度显仪，可以通过琴键开关来切换测温点。 试验台参数:
1.换热器换热面积（F）： 1）套管式换热器 0.45 m2 2）螺旋板式换热器 0.65 m2 3）列管式换热器 1.05 m2 2. 电加热器总功率（名义）7.5 kW 3. 热水泵 1）允许工作温度＜80℃ 2）电机：220V 4. 转子流量计测量范围（0～200 kg/s） 三、实验操作 1. 实验前准备 1）熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能； 2）切换到需要测试的换热器； 3）按顺流（或逆流）方式调整冷流换向阀门组的各阀门； 4）热水箱充水，冷水系统与循环水路连接。 2. 进行实验 1）.接通电源，开启冷水，启动热水泵（为了提高热水温升速度，也可稍后再开冷水），并调节好合适的流量； 2）调整控温仪，使其能使加热水温控制在80℃以下的某一指定温度，一般为50℃；3）将热水箱的手动和自动电加热器均送电投入使用； 4）待自动电加热器第一次动作之后，切断手动电加热器开关，此后，加热系统进入自动控温状态。 5）利用温度测点选择琴键开关和温度数显仪，观测和检查换热器冷、热流体的进出口温度； 6）待冷、热流体的温度基本稳定后，即可测读出这些测温点的温度数值，同时在流量计测量读出冷、热流体的流量读数；把这些测试结果记录在事先设计好的实验记录表中（见下页）。 7）如需要改变流动方向（顺、逆流）的试验、或需要绘制换热器传热性能曲线而要求改变工况（如改变冷水（热水）流速（或流量））进行实验、或需要重复进行实验时，都要重新安排试验。实验过程与上述基本相同，分别记录下这些试验的测试数据。8）实验结束后，首先关闭电加热器，5分钟后切断全部电源。 四、实验数据处理要求 1. 实验数据记录表（见实验原始数据记录）； 第七小组分工如下 顺，逆流转换：童斌数据记录：鲁家振 热水调控：杨丽敏冷水调控：顾金海 温度读取：巩来江冷水调节辅助：邹鑫 水箱温度监控：邹鑫后勤：顾金海 数据记录如下表：
昆明理工大学实验报告课题名称：化工原理实验 实验名称：总传热系数的测定 姓名：成绩： 学号：班级： 实验日期: 实验内容：测定套管换热器中水一水物系在常用流速范围内的总传热系数K，分析强化传热效果的途径。
总传热系数的测定 一、实验目的 1•了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。 2•掌握换热器总传热系数 K 的测定方法。 3•了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响 二、基本原理 在工业生产中，要完成加热或冷却任务， 一般是通过换热器来实现的， 即换热器必须在 单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。 换热器性能指标之一是传热系数 K 。通过 对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。 传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。 传热速率方程式： Q=kS ；;t m ( 1) 通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即 Q=W h C ph ( T 1— T 2 ) =W c C pc ( t 2— t i )+ Q 损 (2 ) 若实验设备保温良好， Q 损可忽略不计，所以 Q=W h C ph ( T 1 — T 2)= W c C pc ( t 2 — t 1 ) ( 3 ) 式中，Q 为单位时间的传热量， W ; K 为总传热系数，W/(m 2 •C )；■:t m 为传热对数平均 温度差，C ； S 为传热面积(这里基于外表面积)，m 2; W h ,W c 为热、冷流体的质量流量，kg/s ; C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热， J/(kg •C ) ； T 1T 2为热流体的进出口温度，C ； t 1,t 2为冷 流体的进出口温度，C 。 tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即 M 占 tc + i f . 当一2 _ 2时，可以用算术平均温度差(一2 」)代替对数平均温度差。 由上式所计算出口 也 2 的传热系数K 为测量值K 测。 传热系数的计算值 K 计可用下式进行计算： K 十「J r :'0 : i - 式中，：p 为换热器管外侧流体对流传热系数， W/(m 2「C ) ； : i 为换热器管内侧流体对流传热 系数，W/(m 2 •C )；「为管壁厚度，m ； ------ 管壁的导热系数，W/(m 2 •C )； R S 为污垢热阻, m 2 •C /W 。 当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成： (5) "2 - ■ I1
CB-4列管式换热实验报告 一、实验目的 1. 测定列管换热器的总传热系数。 2. 考察流体流速对总换热系数的影响。 3. 比较并流流动传热和逆流流动传热的特点 二、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 p p t KA t t c m T T c m Q ∆=-=-=12222111 （1-1） 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，℃； 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，℃； T t 图4－1间壁式传热过程示意图
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()1 2211221ln t T t T t T t T t m -----= ∆ （1-2） 列管换热器的换热面积可由式（1—3）算得， dL n A π⋅= （1-3） 其中，d 为列管直径（因本实验为冷热流体强制对流换热，故各列管本身的导热忽略，所以d 取列管内径），L 为列管长度，n 为列管根数，以上参数取决于列管的设计，详见下文附表。 由此可得换热器的总给热系数， m t A Q K ∆= （1-4） 在本实验装置中，为了尽可能提高换热效率，采用热流体走管内、冷流体走管间形式，但是热流体热量仍会有部分损失，所以Q 应以冷流体实际获得的热能测算，即 )(12222t t C V Q p -=ρ （1-5） 则冷流体质量流量m 2已经转换为密度和体积等可测算的量，其中2V 为冷流体的进口体积流量，所以2ρ也应取冷流体的进口密度，即需更具冷流体的进口温度（而非定性温度）查表确定。 除查表外，对于在0～100℃之间，空气的各物性与温度的关系有如下拟合公式。 （1）空气的密度与温度的关系式：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ （2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下p C ＝1005 J / (kg ∙℃), 70℃以上p C ＝1009 J / (kg ∙℃)。 三、实验装置简介 （1）流程简介 本实验装置采用冷水与热空气体系进行对流换热，热流体由风机经玻璃转子流量计进入电加热器预热后进入列管换热器内，冷流体由玻璃转子流量计计量后进入列管换热器，并由Q101-Q104选择流传热形式。冷热流体的进出口温度都用高精度热电阻进行全程测量，以保证实验的准确性。 (2)实验设备与参数 1. 列管式换热器:换热紫铜管内径8mm ，长度1000mm 2. 电加热器总功率： 9Kw 3、风机 允许工作温度：≤80℃ 最大流量：50m ³/h 电机电压：380V
传热膜系数的测定 摘要：在化工领域中，传热膜系数与传热系数对能量传递效率有非常显著的影响，对传热膜系数及传热系数的考察，广泛应用于不同反应器的设计，在提高能量利用效率方面上具有重要意义。本实验采用套管换热器，以100℃的水蒸气冷凝来加热空气，通过测定空气进出口温度和孔板压降来计算传热膜系数，并通过加入螺旋片进行强化传热。通过不同流量下的参数的测定，利用origin 软件计算准数关系式中系数A 和指数m ，得出其准数关系式。通过两次实验对比发现，强化传热是以增加机械能损耗为代价，因而在工程领域需要综合考虑机械能和传热效率，降低工程流体输送成本。 关键词： 传热膜系数 传热系数 origin 准数关系式 基本理论： 对流传热的核心问题时求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为： R e P r m n p N u A G r = （1） 对于强制湍流而言，Gr 数可忽略，即 R e P r m n Nu A = （2） 在本文中，采用origin 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。 该方法中，要求对不同变量的Re 和Pr 分别回归。本实验测取流体被加热过程中的各参数，因而上述式子中的0.4n =，这样式(2)便成为单变量方程，两边同时去对数得： 0.4l g l g l g R e Pr Nu A m =+ （3） 利用origin 软件对其作图，采用双对数坐标，利用线性函数y ax b =+对数据进行拟合，即可很好的求解出自变量lg Re 对0.4 lg Pr Nu 的线性关系，最终拟合结果的a 和b 分别对应上述关系式中的m 与lg A 。 对于方程式的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为 Re ,Pr ,du Cp d Nu ρ μ αμ λ λ = = = 实验中通过改变空气的流量，以改变Re 值，根据定性温度（空气进出口温
传热综合实验 一、实验目的： 1、 掌握传热系数K 、传热膜系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解； 2、 掌握用最小二乘法确定关联式m e AR Nu =中常熟A 、指数m 的值； 3、 通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较，了解工程上强化传热的措施； 4、 掌握孔板流量计的原理； 5、 掌握测温热电偶的使用方法。 二、实验原理 （一）无量纲准则数 对流传热准数关联式是无量纲准则数之间的方程，主要是有关Nu 、Re 、Pr 等数据组的关系。 雷诺准数μ ρ du = Re 努赛尔特准数λ αd Nu = 普兰特准数λ μ P C = Pr 式中： d ——换热器内管内劲，m ； α——空气传热膜系数，W ·m -2·℃； ρ——空气密度,kg ·m -3； λ——空气的传热系数,W ·m -1·℃； p C ——空气定压比热，J ·kg -1·℃； μ——空气的动力粘度，Pa ·S 。 实验中用改变空气的流量来改变准数Re 之值。根据定性温度计算对应的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。 （二）对流传热准数关联式 对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成： n m C Nu Pr Re = 系数C 、指数m 和n 则需由实验加以确定。通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差，空气的进、出口温度和换热器的壁温，根据所测的数据，经过差物性数据和计算，可求 出不同流量下的Nu 和Re ，然后用线性回归方法（最小二乘法）确定关联式m e AR Nu =中 常数A 、m 的值。 （三）线性回归