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—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 1）＋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·℃)；?t m 为传热对数平均温度差，℃；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 ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。
?tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即
1
2
1
2ln t t t t t m ???-?=
?
（4）
当
21
2
≤??t t 时，可以用算术平均温度差(212t t ?+?)代替对数平均温度差。由上式所计算出口
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：
∑
+++
=
S i
R K λ
δαα1
1
1
计
（5）
式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。
当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成：
i
i i
K αααααα+=
+
=
000
1
1
1计
（6）
三、实验装置及流程
1．实验流程
本实验装置为一套管换热器，采用冷水—热水系统，流程如图所示。冷水经转子流量计计量后进入换热器的冷水流道，进行热交换后排入地沟。热水槽中的水被加热到预定温度后，由管道泵送至流量计计量，再进入换热器的热水流道，进行热交换后返回热水槽循环使用。在冷热水进、出口处都分别装有铜电阻测量温度。 实验装置设有逆流和并流两种流程，通过换向阀门改变冷水的流向，进而测得两流体逆流或并流流动时的总传热系数。 2．主要设备仪表规格
（1）套管换热器：内管为紫铜管，管径d o=6mm ；换热管长度l =1.075m ； （2）测温装置：Cu50型铜电阻配以数字温度显示仪； （3）热水发生器：f219×6mm ，材质为不锈钢；加热器功率：1kW ，由智能程序控温仪控制并显示其中温度；
（4）流量计：LZB —15转子流量计，范围：0～160L/h ；LZB —25转子流量计，范围：0～400L/h
。
总传热系数测定装置仿真界面
四、实验步骤
1．熟悉流程、管线，检查各阀门的开启位置，熟悉各阀门的作用。
2．将热水发生器水位约维持在其高度的2/3，把换向阀门组调配为逆流。
3．打开总电源开关，通过智能程序控温仪设定加热器温度，通电加热并启动管道泵，开启热水调节阀调节热水流量为定值。
4．当热水发生器温度接近设定值时开启冷水离心泵和出口阀，调节冷水阀使冷水流量为定值。实验过程中注意开启冷水槽上水阀勿使槽内水位下降太多。
5．待冷、热水温度稳定后，记录冷、热水的进出口温度。
6．调节冷水阀，改变冷水流量，测取6个数据。注意，每次流量改变后，须有一定的稳定时间，待有关参数都稳定后，再记录数据。
7．把换向阀门组调配为并流，调节冷水阀，改变冷水流量，待温度稳定后记录有关参数。
8．实验结束后，关闭调节阀门，关闭热水泵的电源开关并关闭冷水离心泵出口阀及离心泵，最后关闭总电源。
五、实验报告
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。 解：
（1）逆流
T 1=38.8℃，T 2=36.6℃，t 1=20.5℃，t 2=27.2℃
△t 1=T 1-t 2=38.8℃-27.2℃=11.6℃，△t 2=T 2-t 1=36.6℃-20.5℃=16.1℃
2720.01
.166
.1121 ==??t t ，℃逆85.1321.166.11221
=+=?+?=?t t t m 并流
T 1=40.3℃，T 2=38.6℃，t 1=21.4℃，t 2=28.2℃
△t 1=T 1-t 1=40.3℃-21.4℃=18.9℃，△t 2=T 2-t 2=38.6℃-28.2℃=10.4℃
282.10.4
1.9
1821 ==??t t ，℃并5.6142.410.918221
=+=?+?=?t t t m （2）热负荷 水q m2=120L/h=119.76kg/h ，c p2=4.183×103J/（kg ·℃），t 1逆=20.5℃，t 2
逆=27.2℃，t 1并=21.4℃，t 2并=28.2℃
Q 逆=q m2c p2（t 2逆-t 1逆）=119.76/3600×4.183×103×（27.2-20.5）=932.335W
Q 并=q m2c p2（t 2并-t 1并）=119.76/3600×4.183×103×（28.2-21.4）=946.250W （3）A=2.016903×10-2m 2 ℃）（逆逆逆·/6.73335.8131016903.0235
.393222
m W t A Q k m =??=?=
- ℃）（并并并·/02.4325
4.611016903.0250.29462
2
m W t A Q k m =??=?=
- 六、思考题
1．影响传热系数K 的因素有哪些？
答：传热系数的计算值K 计可用下式进行计算：
∑
+++
=
S i
R K λ
δαα1
1
1
计
（5）
式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。
2．在实验中哪些因素影响实验的稳定性？
答：换热器管外侧流体对流传热系数α0、换热器管内侧流体对流传热系数αi 、管壁厚度δ、管壁的导热系数λ、污垢热阻R S 。
3．根据实验结果分析如何强化传热？ 答：蒸汽冷凝时的对流传热强化措施 目的：减少冷凝液膜的厚度
水平管束：减少垂直方向上管数，采用错列；
垂直板或管：开纵向沟槽，或在壁外装金属丝。 液体沸腾时的对流传热强化措施
表面粗糙化：将表面腐蚀，烧结金属粒；加表面活性剂（乙醇、丙酮等）
传热系数K 和给热系数α的测定 一. 实验目的 1. 了解间壁式传热元件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. 基本原理 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。 由传热速率方程知，单位时间所传递的热量 Q=()t T KA - （1） 而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示 Q=()1w h h t T A -α （2） 或 Q=()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 Q ()21w w m t t A -?=δ λ （4） 由热量平衡和忽略热损失，可将（2）、（3）、（4）式写成如下等式 Q=KA t T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1 112211-=-=-=-αλδα （5）所以 c c m h h A A A K αλδα111 ++= （6） ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ=＝()5,2,6f （7） 图1传热过程示意图
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。该方法的基本处理过程是将(7)式研究的对象分解成两个子过程如(8)式所示，分别对21,αα进行研究，之后再将21,αα合并，总体分析对K 的影响，这有利于了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。 当1α＞＞2α时，2α≈K ，反之当1α＜＜2α时，1α≈K 。欲提高K 设法强化给热系数小的一侧α，由于设备结构和流体已定，从(9)式可知，只要温度变化不大，1α只随1u 而变， ()1111111,,,,,λμραp c u d f = (9) 改变1u 的简单方法是改变阀门的开度，这就是实验研究的操作变量。同时它提示了欲提高K 只要强化α小的那侧流体的u 。而流体u 的提高有两种方法： （１）增加流体的流量； （２）在流体通道中设置绕流内构件，导致强化给热系数。 由(9)式，π定理告诉我们，π=７－４＝３个无因次数群，即： ()1111111,,,,,λμραp c u d f = ? ???? ??=λμμ ρλαp c du f d , (10) 经无因次处理，得： c b o a Nu Pr Re = (11) 如果温度对流体特性影响不大的系统，并且温度变化范围不大，则式(11)可改写为：b a Nu Re = 式中：c o a a Pr =。 ２．传热系数K 和α的实验测定
实验1综合传热系数的测定实验 一、实验目的 1．了解间壁式传热元件的结构。 2．了解观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型。 3．通过对内管是光滑管的空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握空气在圆形光滑直管中强制对流传热系数的测定的实验方法，加深对其概念和影响因素的理解。确定关联式Nu=Are m Pr0.4中常数A、m的值。 4．掌握传热系数测定的实验数据处理方法。 5．掌握孔板流量计的使用。 6．掌握DC-3A微音气泵的使用。 二、实验内容及基本原理 （一）实验内容 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．测定不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α。 3．对实验数据通过Excel进行处理，求关联式Nu=A·Re m Pr0.4中常数A、m的值；并绘制曲线。 4．实验原始记录 光滑管记录： 5．实验数据处理与分析 数据处理 光滑管：实验结果列表和作图：
（二）实验原理 1．准数方程 空气在圆形直管中作湍流流动的给热准数方程： ），，，d l Gr f Nu Pr (Re 1= （1-1） 式中 l —为管长，m ； d —为管径，m ； 强制对流时，G r 可忽略；对气体而言，原子数相同（如单原子、双原子…）的气体Pr 为一常数，当50>d l 其影响亦可忽略，故上式可写为： (Re)f N u = （1-2） 一般可写成 m u A N Re = （1-3） 其中A 为常数，λ αd Nu = ， μρdu =Re 。 2．准数方程中各参数的测定和计算 （1）α值的计算：空气传热膜系数α可以通过测定总传热系数（K ）进行测取。K 与α有下列关系： 2 1 11αλδα+ +=s K （1-4） 因管壁很薄，可将圆壁看成平壁。 这里因是空气，故不计污垢热阻，上式中s λδ为黄铜管壁热传导的热阻，壁厚0.001米， 黄铜导热系数λs =377(W/m·k)， 故δ/λs =2.7×10-6 ；1/α2为蒸气冷凝膜的热阻，α2=2×104 ，故 1/α2=5×10-5，空气传热膜系数α在100上下，热阻1/α=1×10-2 ，对比之下，上述两项热阻均可忽略，即K ≈α。 其测定方法可用牛顿冷却定律进行： m t S K Q ???= （1-5） ()进出t t c V Q p s -ρ= （1-6） m p s t S t t c V K ??= ≈) -(进出ρα （1-7） 式中：V s —空气体积流量，m 3/s （由流量计测取） ρ—流经流量计处的空气密度，kg/m 3；
传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K，此处为K可用℃代替）。 中文词条名：电缆地面辐射采暖系统设计中户间传热计算公式 英文词条名： 式中: Q——户间传热量，W； N——户间楼板及隔墙同时发生传热的概率系数，当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，N=0.8，当有两面可能发生传热的楼板或隔墙时，N=0.7，当有三面可能发生传热的楼板和隔墙时，N=0.6，当有四面可能发生传热的楼板和隔墙时，N=0.5； K——户间隔墙（楼板）传热系数，W/（`M^2`·℃）； F——户间隔墙（楼板）传热面积，`M^2`； ?Ｔ——户间传热计算温差，散热器采暖?Ｔ＝５℃，辐射采暖?Ｔ＝８℃。实际计算结果显示，户间传热占基本负荷的比例大致在10%～30%左右。另外由于电缆地面辐射采暖是由温控器控制供热启停的间歇运行方式,应附加20%的运行系数。再考虑家具遮挡等不利因素。由于无法确定用户的家具布置，不能用躲避铺设的方法，应附加5%～10%（小房间或卧室取大值，大房间取小值）。综合以上三点，建议住宅中电缆地面辐射采暖铺装负荷值附加方法如下：当户间传热不大于20%时，按20%附加,再加5%～10%的遮挡附加；当户间传热大于20%时，按计算值附加，再加5%～10%的遮挡附加，但总附加不能超过50%；即把户间传热、间歇附加和遮挡附加一并考虑，而不应重复叠加，造成铺装容量过大，提高成本。
化 工 实 验 报 告 姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称 换热器传热系数的测定实验 班级名称 组 长 同组者 指导教师 实验日期 教师对报告的校正意见 一、 实验目的 1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。 2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 3、应用线性回归分析方法，确定关联式 4 .0Pr Re i m A Nu = 中常数 A 、m 的值。 4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比 0/Nu Nu 。 二、 实验内容与要求 1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数 α i 。 2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数 α i 。 3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =中常数 A 、m 的值。 4、根据准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =,计算同一流量下的传热强化比 0/Nu Nu 。 5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数 0K 。 三、 实验原理 1 、对流传热系数i α的测定： i m i i S t Q ?= α （5-1） 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 ； 3600 t C V Q m p m i ????= ρ （5-2） 式中：V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ； m P —测量段上空气的平均密度，kg/m ； i S —管内传热面积， m ； 1 页
Re Pr 4 .0-Nu m Cp —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g ）； m t ?—管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。 ()() 2 121m ln t t T t T t T t T S S w w -----= ? （5-3） 当 2>1t ? / 2t ? >0.5 时，可简化为 2 2 1t t T t W m +- =? （5-4） 式中：1t ，2t —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； Tw — 壁面平均温度，℃。 2、对流传热系数准数关联式的实验确定： 流体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为： n i m i A Nu Pr Re = （5-5） 其中，传热准数：i i i i d Nu λ α= （5-6） 雷诺准数： i i i i i u d μ ρ= Re （5-7） 其中：u-测量段上空气的平均流速：3600?= F V u （5-8） 普朗特准数： i i pi i c λ μ= Pr （5-9） 对于管内被加热的空气，普朗特准数i Pr 变化不大，可认为是常数，关联式简化为： 4.0Pr Re i m i A Nu i = （5-10） 通过实验确定不同流量下的i Re 与i Nu 。 3、关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 的确定： 以 4 .0Pr Nu 纵坐标，Re 为横坐标，在对数坐标上绘 关系，作图、回归得到准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 同理得到强化管准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 4、强化比的确定 2 页
1、传热系数K值： 是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1小时内通过1平方米面积传递的热量， 单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。 2、遮阳系数Sc： 一般指玻璃的遮阳系数,如表征窗玻璃在无其他遮阳措施情况下对太阳辐射透射得热的减弱程度。其数值为透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3mm厚普通透明窗玻璃的太阳辐射得热之比值 遮阳系数越小，阻挡阳光直接辐射的性能越好。
2、建筑节能性能现场检验包括围护结构节能性能检验和系统功能检验两大部分： a、围护结构节能性能检测的主要项目包括：墙体、屋面的传热系数、隔热性能的测定；幕墙气密性能的测定；外窗气密性和传热系数的测定及工程合同约定的项目。 b、采暖、空调、设备、配电、照明、监测与控制系统功能检验的主要项目包括：换热器效率；供热系统室外管网水力平衡率；冷、热管网输送效率或损耗；供冷、热水系统的补水率；循环水泵的单位输冷、热耗电量；冷水机组的能效比；风机单位风量耗电量；保温风管和冷、热水管道的外表面温度；平均照度与照明功率密度等项目。 根据实际检测的数据，结合建筑节能设计标准，评价建筑是否达到节能要求。即评价该建筑现阶段综合性指标是否达到了国家或地区要求的节能设计标准。
夹胶玻璃一般用在银行里面，您可以去银行仔细留意一下看看。您说的夹胶玻璃隔热效果差而且不具备吸收紫外线的功能，也不尽然。关键看里面夹胶层的功能，银行里面一般是防爆、防弹作用的。相对于来说夹胶玻璃工艺复杂，技术要求高。相应的成本也就高点。贴膜玻璃易于施工，价格相对于夹胶玻璃来讲也低一些。而且好的产品隔热率、透光率、防紫外线等效果都不错。不知对您有没有帮助。 一些公共建筑门窗面积占建筑面积比例超过20%，而透过门窗的能耗约占整个建筑的50%。通过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%，占窗户面积80%左右的玻璃能耗占第一位。 建筑节能改造的重点是公共建筑，门窗及幕墙改造是建筑节能的关键，而其中的玻璃改造则是节能工作的重中之重。 对既有建筑中的玻璃节能改造的办法只有二种选择：一是砸烂原有的玻璃换上节能玻璃，二是给原有玻璃贴上建筑用的隔热安全膜。 节能玻璃的种类和功能 1、镀膜玻璃：镀膜玻璃是在玻璃表面镀一层或多层金属，合金或金属化合物，以改变玻璃的性能。按特性不同可分为热反射玻璃和低辐射玻璃。 热反射（阳光控制）玻璃，一般是在玻璃表面镀一层或多层如铬，钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈丰富颜色，对可见光有适当的透射率，对近红外线有较高的反射率，对紫外线有很低的
聊城大学实验报告 课题名称：化工原理实验 实验名称：总传热系数的测定 姓名：元险成绩： 学号：1989 班级： 实验日期：2011-9-18 实验内容：测定套管换热器中水—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 1）＋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·℃)；?t m 为传热对数平均温度差，℃；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 ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。 ?tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即 12 1 2ln t t t t t m ???-?=? （4） 当212≤??t t 时，可以用算术平均温度差(2 12t t ?+?)代替对数平均温度差。由上式所计算出口的传热系数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： ∑+++=S i R K λδαα11 10计 （5） 式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。 当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成：
传热系数的单位 传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1H通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。 6+12A +6的中空玻璃,门窗传热系数多少 断桥铝合金中空玻璃窗6+9A+6，按江苏省节能标准参照表K值＝3.5执行DGJ32/J71-2008，实际因为窗型、型材不一样，也会差异。送检尺寸有关推拉窗有可能K值＝3.5以上，在3.5-3.6左右；平开窗有可能K值＝3.5以下，在3.2-3.4左右，具体情况要具体分细。 断桥铝合金门窗，采用隔热断桥铝型材和5+9+5中空玻璃，具有节能、隔音、防噪、防尘、防水等功能。断桥铝门窗的热传导系数K值为3W/m2?K以下，比普通门窗热量散失减少一半，降低取暖费用30%左右。 幕墙中空玻璃传热系数计算方法如下： 1.公式 P r=μc /λ 式中μ——动态黏度，取1.761×10-5kg/（m?s）； c——比热容，空气取1.008×103J/（kg?K）、氩气取0.519×103J/（kg?K）； λ——导热系数，空气取2.496×10-2W/（m?K）、氩气取1.684×10-2W/（m?K）。 G r=9.81s 3ΔTρ2/Tmμ2 式中 s——中空玻璃的气层厚度（m）； ΔT ——外片玻璃表面温差，取15K； ρ——密度，空气取1.232kg/m3、氩气取1.669 kg/m3； T m——玻璃的平均温度，取283K； μ——动态黏度，空气取1.761×10-5kg/（m?s）、氩气取2.164×10-5kg/（m?s）。 N u= 0.035（G r Pr）0.38，如计算结果Nu＜1，取Nu=1。 H g= N u λ/s W/（m2?K） H T =4ζ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm 3 式中ζ——常数，取5.67×10-8 W/（m2?K4）； ε 1 ——外片玻璃表面的校正辐射率； ε 2 ——内片玻璃表面的校正辐射率； ε1、ε2取值： 普通透明玻璃ην＞15% 0.837 （GB/T2680表4） 真空磁控溅射镀膜玻璃ην≤15% 0.45 （GB/T2680表4） ην＞15% 0.70 （GB/T2680表4） LOW-E镀膜玻璃ην＞15% 应由试验取得，如无试验资料时可取0.09~0.115。 h s = h g + h T 1/h t=1/h s+δ/ r1 式中δ——两片玻璃总厚度； r1——玻璃热阻，取1（m?K）/W。 1/U=1/h e +1/h i+1/h t 式中 h e——玻璃外表面换热系数，取23（19）W/（m2?K）； h i——玻璃内表面换热系数，取8（8.7）W/（m2?K）。括号中数字为GB50176有关
实验三 对流传热实验 一、实验目的 1.掌握套管对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回归法，确定关联式4.0Pr Re m A Nu =中常数A 、m 的值； 2.掌握对流传热系数i α随雷诺准数的变化规律； 3．掌握列管传热系数Ko 的测定方法。 二、实验原理 ㈠ 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 在该传热实验中，冷水走内管，热水走外管。 对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定 i i i S t Q ??= α （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； t ?—内壁面与流体间的温差，℃。 t ?由下式确定： 2 2 1t t T t w +- =? （2） 式中：t 1，t 2 —冷流体的入口、出口温度，℃； T w —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。 管内换热面积： i i i L d S π= （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： )(12t t Cp W Q m m i -= （4） 其中质量流量由下式求得： 3600 m m m V W ρ= （5） 式中：m V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； m Cp —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； m ρ—冷流体的密度，kg /m 3。 m Cp 和m ρ可根据定性温度t m 查得，2 2 1t t t m +=为冷流体进出口平均温度。t 1，t 2， T w ， m V 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 m A Nu Pr Re =. （6） 其中： i i i d Nu λα= ， m m i m d u μρ=Re ， m m m Cp λμ=Pr 物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： 4.0Pr Re m A Nu = （7） 这样通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。 ㈡ 列管换热器传热系数的测定 管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，
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
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，
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?，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， ()()() 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，℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算， ()() 1 221 1221m t T t T ln t 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， ()()M W 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?2。 然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。 由式（4－1）得， ()m p t A t t c m K ?-= 1222 （4－6） 实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()212 1 t t t += 平均下冷流体对应的2p c 、换热面积
验一多态气固相流传热系数测定 实验目的 实验原理 自然界和工程上，热量传热的机理有传导、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。本实验将一直经为20mm温度为T0的小钢球，置于温度为恒定Tf的周围环境中，由于Tf不等于T0，小球必要受到加热或冷却而温度变为T，在传热过程中，小球的温度显然随时间而变化，这是一个非定态导热过程。在实验中所用钢球体积非常小，而导热系数又比较大，课可以认为钢球不存在温度梯度，整个球体内温度是均匀一致的，于是根据热平衡原理，球体热量随时间变化应等于通过对流换热向周围环境的散热速率。 通过实验可测得钢球在不同环境和流动状态下的冷却曲线，有温度记录仪记下T-t的关系，可计算得出a 和Nu的值。 对于气体在20 建筑玻璃U值和K值的说明 U值和K值都是衡量材料隔热性能的物理量，即传热系数。建筑玻璃的U值和K值都定义为：在标准条件下，单位时间内从单位面积的玻璃组件一侧空气到另一侧空气的传输热量。由此看出，U值和K值的概念和定义是完全相同的。 1.习惯上采用的符号。玻璃组件的传热系数，欧美国家大多用U来表示，日本工业标准JISR3209-1995和中国国标GB8484-87用K来表示。在我国，多数镀膜玻璃制造商在其产品说明书上给出U值。在国外，很多著名镀膜玻璃厂商给出U值，有些厂商给出K值，有些厂商指明U值=K值。 2.单位。根据定义，U值和K值国际单位制为w/m2.k ，其中w为热功率、m 2为玻璃面积、k为开氏温度。除了国际单位，还有英制单位BTU/h.ft2.℉，这里BTU为英制热量、h为小时、ft2为平方英尺、℉为华氏温度。两种单位之间的换算关系为 1 BTU/h.ft2.℉ = 5.68 w/m2.k 从以上分析看出，U值和K值的概念和定义是相同的，U值就是K值，K值就是U 值。但是由于以下原因，同一产品的U值（或K值）可能在不同的机构测试的数据有些差别。 3.测量方法。玻璃组件的U值（或K值）有两种常用的测量方法，一种叫分光法，另一种叫标定热箱法。分光法采用远红外光谱测量和数学物理运算相结合的方法，如美国加里福尼亚大学Lawrenze Berkley实验室开发的《Window 4. 1窗玻璃模拟计算软件》；标定热箱法是一种热工试验法，试验箱分冷室和热室，两室之间放置待测玻璃组件，测量稳态条件下的热量传递。 2.标准条件。玻璃组件的传热系数是一种复杂的物理量，与玻璃组件的辐射、传导、及环境气体的对流有关，换句话说不同条件下的传热系数值有点差别， 1管道总传热系数 管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡 层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式： （1-1）1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+???? ?????=+++????????∑式中：——总传热系数，W /(m 2·℃)；K ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于e D 无保温埋地管路可取沥青层外径）；——管道内直径，m ；n D ——管道最外层直径，m ；w D ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；1α ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；2α ——第层相应的导热系数，W/(m·℃)；i λi ，——管道第层的内外直径，m ，其中；i D 1i D +i 1,2,3...i n =——结蜡后的管内径，m 。L D 为计算总传热系数，需分别计算内部放热系数、自管壁至管道最外径K 1α的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数。 2α（1）内部放热系数的确定1α放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用与放热准数、自然1αu N 对流准数和流体物理性质准数间的数学关系式来表示[47]。r G r P 在层流状态（Re<2000），当时：500Pr 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与原理去分析与强化传热过程,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与传热面积A,即可算出传热系数K。在该实验中,利用加热空气与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与空气的流量即可。 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、实验流程与设备 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、管数与管长进行计算。 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、转子流量计与温度计的作用。 2、实验开始时,先开水路,再开气路,最后再开加热器。 3、控制所需的气体与水的流量。 4、待系统稳定后,记录水的流量、进出口温度,记录空气的流量与进出口温度,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、风机与自来水阀门。 五、实验数据记录与整理 1、设备参数与有关常数 换热流型错流 ; 换热面积 0、4㎡ 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。 计算数据如上表,以第一次记录数据序号1为例计算说明: 度 水的算数平均温度：水流量：空气流量：水气4.2029 .219.182/0222.03600 1000 1080/0044.03600 16 213=+=+==??=== -t t T s kg W s m V s J t t C W Q K kg J C p p /867.278)9.189.21(41830222.0)() /(418312=-??=-??=?=传热速率比热容：查表得，此温度下水的 K =-----=-----= ?2479.369.182.299 .21110ln 9.182.29)9.21110(ln )()(） （对数平均温度水进 气出水出气进水进气出水出气进逆T T T T T T T T t m 9333 .269 .189.212.291100329.09 .181109 .189.2112211112=--=--==--=--= t t T T R t T t t P K =?=??ψ=?∴=ψ??2479.362479.360.10 .1逆查图得校正系数m t m t t t ) /(1717.192 1101 .192333.19) /(2333.192479 .364.0867 .27822K m W K K K m W t S Q K m ?=+= ?=?=??= 的平均值：传热系数 2、对比不同操作条件下的传热系数,分析数值,您可得出什么结论？ 答:比较一、二、三组可知当空气流量不变,水的流量改变时,传热系数变化不大,比较四、五组可知空气流量改变而水的流量不改变时,传热系数有很大变化,且空气流量越大,传热系数越大,传热效果越好;综上可知,K 值总就是接近热阻大的 传热系数检测方法之热箱法 甘肃省建材科研设计院 兰州瑞洋建筑节能检测咨询有限公司 田斌守 2、功率法（就是俗称的热箱法） 2.1热箱法原理 热箱法是基于一维稳态传热的原理，在试件两侧的箱体（热箱和冷箱）内，分别建立所需的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率，就可以根据公式（2）计算出试件的热传递性质——传热系数。因为要检测通过被测对象的热量，因此要把传向别处的热量进行剔除，这样根据处理方式的不同又分为标定热箱法和防护热箱法。 ) (e i T T A Q k -= （2） 其中： K 为传热系数，W/(m 2.K)； Q 为通过试件功率，W ； A 为热箱开口面积，m 2； Ti 热箱空气温度，K 或℃； Te 冷箱空气温度，K 或℃。 2.1.1标定热箱法原理 检测原理示意图如图2所示。将标定热箱法的装置置于一个温度受到控制的空间内，该空间的温度可与计量箱内部的温度不同。采用高比热阻的箱壁使得流过箱壁的热流量Q 3尽量小。输入的总功率Q p 应根据箱壁热流量Q 3和侧面迂回热损Q 4进行修正。Q 3 和Q 4应该用已知比热阻的试件进行标定，标定试件的厚度、比热阻范围应同被测试件的范围相同，其温度范围亦应与被测试件试验的温度范围相同。用公式（3）计算被测试件的热阻、传热阻和传热系数。 ?? ???-=-=--=)(//)(11431ne ni se si p T T A Q K Q T T A R Q Q Q Q （3） 式中 Q p 为输入的总功率，W ； Q 1为通过试件的功率，W ； Q 2为试件内不平衡热流，W ； Q 3为箱壁热流量，W ； Q 4为侧面迂回热损，W ； A 为热箱开口面积，m 2； T si 为试件热侧表面温度，K T se 为试件冷侧表面温度，K ； T ni 为试件热侧环境温度，K ； T ne 为试件冷侧环境温度，K 图2 实验室标定热箱法原理示意图 2.1.2防护热箱法原理 防护热箱法检测原理示意图如图3所示。在防护热箱法中，将计量箱置于防护箱内。控制防护箱内温度与计量箱内温度相同，使试件内不平衡热流量Q 2和流过计量箱壁的热流量Q 3减至最小可以忽略。按公式（4）计算被测试件的热阻、传热阻和传热系数， ?????-=-=--=)(//)(11231ne ni se si p T T A Q K Q T T A R Q Q Q Q （4） 传热实验 一、实验目得 1、了解换热器得结结构及用途。 2、学习换热器得操作方法、 3、了解传热系数得测定方法。 4、测定所给换热器得传热系数K。 5、学习应用传热学得概念与原理去分析与强化传热过程,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与传热面积Ａ,即可算出传热系数K、在该实验中,利用加热空气与自来水通过列管式换热器来测定Ｋ,只要测出空气得进出口温度、自来水进出口温度以及水与空气得流量即可。 在工作过程中,如不考虑热量损失,则加热空气释放出得热量Q1与自来水得到得热量Q2应相等,但实际上因热损失得存在,此两热量不等,实验中以Q2为准。 三、实验流程与设备 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、列管式换热器得传热面积由管径、管数与管长进行计算、 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、转子流量计与温度计得作用。 2、实验开始时,先开水路,再开气路,最后再开加热器。 3、控制所需得气体与水得流量。 4、待系统稳定后,记录水得流量、进出口温度,记录空气得流量与进出口温度,记录设备得有关参数。重复一次。 5、保持空气得流量不变,改变自来水得流量,重复第四步、 6、保持第4步水得流量,改变空气得流量,重复第四步。 7、实验结束后,关闭加热器、风机与自来水阀门、 五、实验数据记录与整理 １、设备参数与有关常数 换热流型错流; 换热面积 0。4㎡ 六、实验结果及讨论 １、求出换热器在不同操作条件下得传热系数。 计算数据如上表,以第一次记录数据序号1为例计算说明: s J t t C W Q K kg J C p p /867.278)9.189.21(41830222.0)() /(418312=-??=-??=?=传热速率比热容：查表得，此温度下水的 K =-----=-----= ?2479.369.182.299 .21110ln 9.182.29)9.21110(ln )()(） （对数平均温度水进 气出水出气进水进气出水出气进逆T T T T T T T T t m ) /(1717.192 1101 .192333.19) /(2333.192479 .364.0867 .27822K m W K K K m W t S Q K m ?=+= ?=?=??= 的平均值：传热系数 2、对比不同操作条件下得传热系数,分析数值,您可得出什么结论？ 答:比较一、二、三组可知当空气流量不变,水得流量改变时,传热系数变化不大,比较四、五组可知空气流量改变而水得流量不改变时,传热系数有很大变化,且空气流量越大,传热系数越大,传热效果越好;综上可知,K 值总就是接近热阻大得流体侧得α值,实验中,提高空气侧得α值以提高K 值、。 3、转子流量计在使用时应注意什么问题？应如何校正读数？ 答:转子流量计不能用于流量过大得流体测量,使用时流量计必须安装在垂直走向得管段上,流体介质自下而上地通过转子流量计。 读数时应读转子得最大截面与玻璃管刻线相交处得数值,可以读初始值与建筑玻璃U值和K值的说明
管道总传热系数计算
传热实验实验报告
传热系数检测方法之热箱法
传热实验实验报告传热实验报告
相关主题
文本预览