实验4传热(空气—蒸汽)综述资料

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 Wp 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， ()()()22112211ln 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，()()()22112211ln t t tt 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 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，()()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。

实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、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联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）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再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）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：（4-4）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。

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：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。

根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）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。

牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。

传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。

三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。

气体传热实验报告引言传热是热力学中一个重要的研究领域，也是工程学和科学研究中的关键问题之一。

气体传热作为传热过程的一种特殊形式，在工程实践中具有广泛的应用。

本实验旨在通过测量气体传热的实验数据，探究气体传热的基本规律。

实验目的1.了解气体传热的基本原理；2.掌握测量气体传热的实验方法；3.分析实验数据，验证气体传热的数学模型。

实验器材1.恒温水槽：用于提供稳定的温度环境；2.水槽加热器：用于调节水槽的温度；3.热敏电阻温度传感器：用于测量气体温度；4.压力传感器：用于测量气体压力；5.数据采集系统：用于记录和存储实验数据。

实验步骤1.打开水槽加热器，将恒温水槽的温度设定为所需温度；2.将气体样品注入实验装置中，并将实验装置与数据采集系统连接；3.等待实验装置与恒温水槽达到热平衡状态；4.启动数据采集系统，开始记录实验数据；5.在恒温水槽中连续测量一段时间的气体温度和压力数据；6.关闭数据采集系统，停止记录实验数据；7.分析实验数据，绘制气体温度和压力随时间变化的曲线；8.根据实验数据，计算气体的传热速率和传热系数；9.将实验结果与理论模型进行比较和分析。

实验结果与讨论根据实验数据绘制的气体温度和压力随时间变化的曲线如下图所示：// 这里插入绘制的曲线图从实验数据可以看出，气体的温度随时间呈现逐渐升高的趋势，而压力则逐渐降低。

这说明在实验过程中，气体通过传热过程将热量从高温区域传递到低温区域。

根据实验数据的分析，我们计算得到了气体的传热速率和传热系数，具体数值如下：传热速率：XXX 传热系数：XXX与理论模型进行比较发现，实验结果与理论模型吻合较好，证明了气体传热的数学模型的有效性。

实验结论通过本实验，我们对气体传热的基本原理和实验方法有了更深入的了解。

实验结果验证了气体传热的数学模型的有效性，并为进一步研究和应用气体传热提供了参考依据。

参考文献[1] 作者1, “文章标题1”, 期刊名称, 卷号(期号), 页码, 年份. [2] 作者2, “文章标题2”, 会议名称, 页码, 年份.。

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，()()()22112211ln 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，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图式中：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。

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()()()()mm 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）Tt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，()()()22112211ln 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，℃。

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 实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）16.00实验内管外径d o（mm）17.92实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）52.5总管长（紫铜内管）L（m） 1.30测量段长度l（m） 1.10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。

最新空气-蒸汽传热系数测定实验_实验报告实验目的：1. 掌握空气-蒸汽传热系数的测定方法。

2. 理解传热系数在热交换过程中的作用和意义。

3. 学习并应用相关的传热理论和实验技术。

实验原理：本实验采用稳态法，通过测定空气和蒸汽在一定条件下的传热情况，来确定空气-蒸汽的传热系数。

实验中，蒸汽在管内冷凝，空气在管外流动，通过测量管壁的温度差和空气、蒸汽的流量、温差，利用热阻网络分析法计算传热系数。

实验设备：1. 空气-蒸汽传热系数测定装置。

2. 温度传感器和数据采集系统。

3. 流量计。

4. 蒸汽发生器。

5. 冷凝水收集器。

6. 计时器。

实验步骤：1. 启动蒸汽发生器，预热系统至稳定状态。

2. 调节空气流量，使其达到预定值。

3. 打开冷凝水收集器，确保冷凝水顺利排出。

4. 记录蒸汽和空气的进出口温度，以及环境温度。

5. 每隔一定时间（如5分钟）记录一次温度数据，至少进行三次测量。

6. 根据温度数据计算传热系数。

7. 改变空气流量，重复步骤2-6，获取不同流量下的数据。

8. 使用热阻网络分析法，结合实验数据，计算不同工况下的空气-蒸汽传热系数。

数据处理与分析：1. 利用测得的温度差和已知的物性参数，计算热传递的总热阻。

2. 通过热阻网络分析，分离出空气边界层热阻和管壁热阻。

3. 根据牛顿冷却定律，计算空气-蒸汽的传热系数。

4. 绘制传热系数与空气流速的关系图。

5. 分析不同流速对传热系数的影响，并与理论值进行比较。

实验结果：1. 列出不同空气流速下的传热系数测定值。

2. 展示传热系数随空气流速变化的趋势图。

3. 通过对比分析，验证实验结果的准确性和可靠性。

结论：本实验通过测定不同空气流速下的空气-蒸汽传热系数，验证了传热系数与流体流速之间的关系。

实验结果表明，随着空气流速的增加，传热系数有所提高，这与预期的传热强化现象一致。

实验数据与理论预测相吻合，证明了实验方法的有效性和准确性。

通过本次实验，加深了对传热原理的理解，并提高了实验操作技能。

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。

实验原理由量纲分析法可知，空气在园形直管中强制对流被加热时的传热膜系数符合下列关联式：式中 A 与 n 为待定系数与指数.本实验通过调节空气的流量，测得对应的传热膜系数，然后，将实验数据整理为 Re 与 Nu 等特征数，再将所得的一系列Nu~Re 数据，通过双对数坐标作图或回归分析法求Pr0.4.得待定系数 A 和指数n，进而得到传热膜系数α与 Re 的经验公式。

测定传热膜系数实验装置实验步骤 1．实验前的准备，检查工作。

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 检查蒸气管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。

4 电源是否完好。

2．实验开始―人工实验操作。

1 合上电源总开关。

2 打开加热电源开关,设定加热电压不得大于200V ,直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。

3 启动风机并用放空阀来调节流量。

在一定的流量下稳定 5～10 分钟后分别测量空气的流量、空气进出口的温度。

温度由显示仪显示，切换开关：1-光滑管空气入口温度；2-光滑管空气出口温度；3-粗糙管空气入口温度；4-粗糙管空气出口温度；5-加热器内温度。

换热器内管壁面的温度由双路显示仪（上面光滑管壁面热电势；下面粗糙管壁面热电势）测得。

然后改变流量，稳定后分别测量空气的流量、进出口的温度及壁面温度，再继续实验。

4 实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。

注意事项 1 实验前将加热器内的水加到指定的位置，防止电热器干烧损坏电器。

2 计算机数据采集和过程控制实验时，应严格按照计算机使用规程操作计算机，采集数据和控制实验时要注意观察实验现象。

化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：气-汽对流传热综合实验报告学生姓名：学号：院（系）：年级：级班指导教师：研究生助教：实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02掌握对流传热系数应用线性回归分析方法，确定关联式中常数，对流传热系数在该实验中，空气走内管，蒸汽走外管。

对流传热系数式中，为管内流体对流传热系数，；为管内传热速率，；管内换热面积，为内壁面与流体间的温差，由右式确定：式中，分别为冷流体的入口、出口温度，为壁面平均温度，温度近似相等，用管内换热面积：式中，为内管管内径，；为传热管测量段的实际长度，由热量衡算式：其中质量流量由右式求得：式中，为冷流体在套管内的平均体积流量，；为冷流体的定压比热，；冷流体的密度，。

可根据定性温度查得，为冷流体进出口平均温度。

可采流体在管内做强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：其中，，物性数据可根据定性温度查得。

经计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特常数与，然后用线性回归方法确定的值。

科学家通过实验研究总结了形式为的形式是：是强化管的努塞尔准数，；为孔板两端压差，为空气入口温度（及流量计（2）温度的测量传热管内径孔板压差空气入口温度壁面温度管内平均温度空气进出口温差平均温差℃时空气流量平均流速传热量孔板流量计压差、空气入口温度已知数据及有关常数及流通截面积及传热面积管内换热面积：先算出空气的定性温度在此温度下空气的物性数据如下：；；；和平均流速℃，需进行校正，传热管内的体积流量平均流速（5）壁面和冷热流体间的平均温度差的计算:）传热速率）管内传热系数）传热准数：雷诺准数：普兰特常数：纵坐标，为横坐标，在对数坐标系上标绘由图得线性回归方程如下：传热管内径孔板压差空气入口温度壁面温度管内平均温度空气进出口温差平均温差℃时空气流量平均流速传热量步，并将数据结果填到表）求强化套管换热器关联式纵坐标，为横坐标，在对数坐标系上标绘关系，见图）强化比将强化套管换热器求得的数代入光滑套管换热器所得的准数关联式中，可以得到组数据：（三）绘图纵坐标，为横坐标，在对数坐标系上标绘种换热器本身来说，改变孔板温差，对流传热系数由此可知，影响对流传热系数②光滑管和强化管换热器的准数关联式中常数。