传热膜系数测定实验报告

北京化工大学化工原理实验报告实验名称：对流给热系数测定实验班级：姓名：学号：序号：同组人：设备型号：对流给热系数测定实验设备-第X套实验日期：一、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、蒸汽发生器等装置，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、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。

三、实验原理热量的传递方式有传导、对流、辐射三种。

流体流经固体表面的传热包含壁面薄层的热传导和主体的热对流，总称为对流给热。

计算对流给热过程的热量Q 和热流密度q 等，通常需先确定给热系数α。

本实验以间壁式换热器中最简单的套管换热器为研究对象，令壳程走热水蒸汽，管程强制逆流走冷空气，跟据牛顿冷却定律可以测得圆管内空气一侧的给热系数α1。

进一步可以将无因次准数Nu ，Re ，Pr 等按经验形式联系起来，并回归其中的参数A,a 。

根据已知A,a 的通用关联式确定给热系数，也可达到一定的精度要求，是当前工程上确定α的重要方法。

牛顿冷却定律： m t A Q∆⋅⋅=α式中：α——内表面给热系数，[W/(m ²·℃)]； Q ——传热量，[W]； 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，[℃]；1t ——进口温度，[℃]；2t ——出口温度，[℃]；,1w t ——壁温，[℃]；,2t w ——壁温，[℃]。

实验3化工原理实验传热膜系数的测定引言：传热膜系数是衡量传热效果的一个重要参数。

在化工工程中，准确测定传热膜系数对于设计和优化传热设备具有重要意义。

本实验旨在通过实验方法测定传热膜系数。

材料与方法：材料：水、试验设备、温度计仪器设备：传热装置、恒温器、温度计、流量计实验步骤：1.接通电源，打开恒温器，使其内部温度稳定在所需温度。

2.打开冷水和热水进水阀门，调节流量计开度至所需流量。

3.记录冷水、热水的入口和出口温度，并计算平均温度。

4.根据冷水和热水的平均温度与进出口温差，计算传热膜系数。

结果与讨论：实验中，我们进行了多组实验数据的测定，并计算了传热膜系数。

以下是两组实验结果的示例数据：实验1：冷水入口温度：20℃冷水出口温度：25℃热水入口温度：70℃热水出口温度：40℃冷水平均温度：22.5℃热水平均温度：55℃冷水和热水的进出口温差：2.5℃传热膜系数：10W/(m²·℃)实验2：冷水入口温度：15℃冷水出口温度：28℃热水入口温度：75℃热水出口温度：30℃冷水平均温度：21.5℃热水平均温度：52.5℃冷水和热水的进出口温差：3℃传热膜系数：15W/(m²·℃)通过多组实验数据的测定，我们可以发现传热膜系数与温差成正比例关系。

我们可以根据实验结果得到传热膜系数与温差的经验公式：q=KΔT，其中q为传热膜系数，ΔT为温差，K为比例常数。

结论：通过化工原理实验传热膜系数的测定，我们可以得到传热膜系数与温差的关系，并可以根据实验数据计算传热膜系数。

得到的实验结果可以在化工工程的传热设备设计和优化中起到重要的指导作用。

北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院（部）：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工1005*名：*** 2010011136同组人员：王彬刘玥波方郡实验名称：传热膜系数测定实验实验日期： 2012.11.28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、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。

三、实验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 lg4.0m 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mNuA RePr4.0=其中 λαλμμρdNu 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。

传热膜系数的测定一、实验目的及任务1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响传热膜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、学会传热膜系数的实验测定和数据处理方法二、实验内容1、测定正常条件下空气与铜管内壁间的对流传热膜系数α12、测定强化条件下空气与铜管内壁间的对流传热膜系数α1’3、回归两个条件下联式4.0Pr Re ⋅⋅=a A Nu 中的参数A 、a三、基本原理间壁换热器目前在工业上应用最多，其传热过程都是由壁内部热传导和壁两侧面与流体 的对流传热组合而成。

无论设计还是使用换热器，都离不开这个组合传热过程中的传热系数K ，其倒数1/K 称为总热阻。

总热阻主要由壁外侧热阻、壁热阻、壁内侧热阻三个串联环节叠加而成（可能还有污垢热阻），当三者较大差异时，总热阻将由其中最大的热阻所决定。

本实验选用最简单的套管式换热器为研究对象，管内走冷流体空气，管外走热流体水蒸气。

该换热过程内侧热阻1/α远远大于壁及外侧热阻，因此对流传热的核心问题是求算传热膜系数α。

1、 实验测定方法根据牛顿冷却定律变换得到：当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为： 牛顿冷却定律： m t A Q ∆=α （1） 式中：α——对流传热膜系数，W •m -2•℃； Q ——传热量，W ；A ——内壁传热面积，m 2；Δt m ——内壁与管内空气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 WC Q p s p -=-=ρ （2）式中:W ——质量流量，kg •h ；p C ——流体定压比热，J •kg -1·℃-1；21,t t ——流体进、出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg •m -3； V s ——流体体积流量，m 3•s -1以上两式联立，加之部分测得数据，即可求得α。

空气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 s ∆= （4-4-7）式中：ΔP ——孔板流量计压降，kPa ； V s ——空气流量，m 3•h 。

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 ⋅⋅=aA 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 ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT ） 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 βgΔT : Gr ＝βgΔT 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。

传热膜系数测定实验实验日期：2010/12/9班级:姓名：学号:同组人:实验装置：一.报告摘要本实验以套管式换热器为研究对象，并用常压下100℃的水蒸汽冷凝空气来测定传热膜系数，通过实验掌握传热膜系数及传热系数的测定方法，并确定传热膜系数准数关系式中的系数及分析影响传热膜系数的因素。

关键词：传热膜系数α，传热系数K ，努赛尔数Nu ，雷诺数Re ，普朗特准数Pr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. 通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素。

三.基本原理对流传热的核心问题是求算传热系数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 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。

在两边取对数，得到直线方程为Re lg lg Prlg 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 NuA RePr 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。

应用计算机辅助手段，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。

其特征数定义式分别为λαλμμρd 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 的值。

牛顿冷却定律为m t A Q ∆=α式中α——传热膜系数，W/(m 2·℃)；Q ——传热量，W ；A ——总传热面积，m 2；Δt m ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。

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3 化工原理实验传热膜系数的测定实验报告实验3：化工原理实验传热膜系数的测定一、实验目的1.学习和掌握传热膜系数的概念及其物理意义。

2.通过实验测定不同条件下的传热膜系数，了解其对传热过程的影响。

3.学习和掌握传热实验的基本方法和技能。

二、实验原理传热膜系数（也称为传热系数）是指在单位时间内、单位温度差下，通过单位面积的热量。

它反映了传热过程中，单位面积的热流量大小。

本实验通过测量加热管内溶液的温度变化，以及测量加热管外表面的温度，来测定传热膜系数。

实验采用同心套管式换热器，由内、外两根套管组成，其中外管走冷却水，内管走加热液体。

当内管中的加热液体通过时，热量会通过内管壁传递到外管中的冷却水，使得两者温度发生变化。

通过测量内、外管的温度变化以及内管的热流量，可以计算出传热膜系数。

三、实验步骤1.准备实验器材：同心套管式换热器、加热器、温度计、冷却水、加热液体等。

2.将同心套管式换热器安装在实验装置上，确保密封良好。

3.启动加热器，加热内管中的加热液体。

4.测量内管的初始温度Ti和外管的初始温度To。

5.在加热过程中，控制冷却水的流量，使内外管的温度变化保持稳定。

6.加热一定时间后，停止加热，记录内管的最终温度Tf和外管的最终温度Tf。

7.测量加热过程中内管的热流量Q。

8.改变加热液体的流速或更换不同材料的外管，重复步骤3-7。

四、实验数据分析1.根据测量数据计算传热膜系数：传热膜系数K可以通过下式计算：K = Q / (Tf - Ti) / A / Δt其中，Q为加热过程中内管的热流量（W），Ti和Tf分别为内管初始和最终温度（℃），A为内管表面积（m2），Δt为加热时间（s）。

2.将不同条件下的传热膜系数进行比较，分析传热膜系数与哪些因素有关。

3.根据实验数据，可以得出以下结论：（1）传热膜系数随着加热液体流速的增加而增加，表明流速对传热过程有促进作用。

（2）传热膜系数随着外管材料的不同而有所差异，表明材料性质对传热过程有影响。