实验六 传热实验

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。

传热实验报告传热实验是热力学课程中的重要实验之一，通过传热实验可以对传热过程进行直观的观察和分析，了解传热规律与特性。

本次实验我们使用了传导、传 convection、辐射传热三种方式进行传热实验，并进行了实验数据的分析。

实验仪器：热导仪、试样、流体传热实验器、红外线辐射仪。

实验步骤：1. 传导传热实验：先将试样加热到恒定温度，用热导仪测量试样两侧的温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。

2. 传 convection 传热实验：使用流体传热实验器，将流体加热到一定温度，利用流体对试样进行传热，测量试样两侧的温度差和流体温度，测量时间为10分钟，并记录测量结果。

3. 辐射传热实验：使用红外线辐射仪，对试样进行辐射传热实验，测量试样的辐射功率和温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。

实验结果和分析：1. 传导传热实验：根据测量结果，我们可以得到试样的传导热流量。

传导热流量和温度差呈线性关系，即传导热流量与温度差成正比。

传导热流量与试样的导热性能有关，导热性能越好，传导热流量越大。

2. 传 convection 传热实验：传 convection 传热是流体对试样进行传热的过程。

根据测量结果，我们可以得到传 convection 传热的热流量。

传 convection 传热的热流量与流体温度差、试样的表面积和流体对流传热系数有关。

流体温度差越大、试样表面积越大、流体对流传热系数越大，传 convection 传热的热流量越大。

3. 辐射传热实验：辐射传热是通过辐射获得的热流量。

根据测量结果，我们可以得到试样的辐射功率。

辐射功率与试样的表面积、温度差和辐射系数有关。

试样表面积越大、温度差越大、辐射系数越大，辐射功率越大。

通过对实验结果的分析，我们可以得出传热实验中的一些结论：1. 传热方式不同，热流量和传热特性也不同。

传导传热主要取决于试样的导热性能，传 convection 传热主要取决于流体的流动状态和流体对流传热系数，辐射传热主要取决于试样的表面特性和温度差。

化工原理实验报告(传热)
实验名称：传热实验
实验目的：掌握传热原理，测定传热系数。

实验原理：传热是指热能从物体的高温区域传递到物体的低温区域的过程。

传热方式
主要有三种，分别是传导、对流和辐射。

传导是指物质内部由高温区传递热量到低温区的过程。

传导的速率与传导材料的种类、厚度、温度差等因素有关。

对流是指由于物流的运动而引起的热量传递过程。

对流的速率与流动速度、流动形式
等因素有关。

辐射是指物体之间通过电磁波传递热量的过程。

辐射的速率与物体温度、表面特性等
因素有关。

实验仪器：传热实验装置、数显恒温槽、数显搅拌器、功率调节器、电热水壶、测温仪、电阻丝、保温材料等。

实验步骤：
1、将传热实验装置放入数显恒温槽内，开启电源，将温度恒定在80℃左右。

2、将试样加热，使其温度达到与恒温槽内温度一致。

3、将试样放入传热实验装置中，开始实验。

4、在实验过程中，保持搅拌器的匀速转动，确保传热速率的稳定。

5、记录实验数据，计算传热系数。

实验结果：
本实验测定的传热系数为：λ=10.2 W/m•K
通过本次实验，我们掌握了传热原理和测定传热系数的方法，同时也了解了传导、对
流和辐射三种传热方式的特点及其影响因素。

实验结果表明，传热系数是物体传热速率的
量化表示，对于不同的物体和温度差，传热系数是不同的，因此在具体实际应用中需要根
据实际情况进行调整。

实验六 恒压过滤常数测定实验一. 实验目的1. 了解恒压过滤装置及其操作。

2．掌握过滤操作的原理。

3. 掌握过滤常数K ，q e ，θe 的测定方法。

二.实验原理 1. 过滤常数的求取已知恒压过滤方程为2()()e e q q K θθ+=+ (6-1)式中：q -单位过滤面积获得的滤液体积，m 3/m 2；q e -单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/m 2； θ-实际过滤时间，S ； θe -虚拟过滤时间，S ； K -过滤常数，m 2/S 。

将(6-1)式微分，得22e d q q dq K Kθ=+ (6-2) 式(6-2)为直线方程，于普通坐标系上标绘dqd θ对q 的关系，所得直线斜率为2K ，截距为2e q K，从而求出K 、q e 。

θe 可由下式求得：2e e q K θ= (6-3)当各数据点的时间间隔不大时，/d dq θ可以用增量之比/q θ∆∆来代替，通过/q θ∆∆与q 作图即可求得K 。

在实验中，当计量瓶中的滤液达到100 ml 刻度时开始按表计时，作为恒压过滤时间的零点。

但是，在此之前过滤早以开始，即计时之前系统内已有滤液存在，这部分滤液量可视为常量以q '表示，•这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质，在整理数据时应考虑进去，则方程应改写为()q q kq k q e '++=∆∆22θ (6-4) 其中 AV q '='(6-5)式中A —滤布面积m 22. 滤饼压缩性指数s 与物料过滤特征常数k滤饼压缩性指数s 是反映滤饼的压缩性，一般s =0~1；滤饼不可压缩时，则s =0。

与压差有如下关系：'()s r r P =∆(6-6)式中r '为单位压强差下滤饼的比阻，1/m 2；物料的物料过滤特征常数k 定义如下：1'k r uμ=(6-7)式中为滤液的粘度，Pa ∙s ；u 为滤液的流速，m/s ；研究表明，过滤常数K 与过滤压强差∆P 、滤饼压缩性指数s 与物料过滤特征常数k 之间存在如下关系：12()s K k P -=∆（6-8）对上式两边取对数，可得ln (1)ln()ln(2)K s P k =-∆+ （6-9）这样通过在若干不同的压强差下对指定物料进行试验，求得若干过滤压强差∆P 下的过滤常数K 值，以ln(∆P )对ln K 作图，就可得到一条直线，则直线的斜率即为(1-s )，截距为ln(2k )，于是就可求得s 和k 。

实验六 气-汽对流传热实验一、实验目的1. 通过对空气—水蒸汽套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。

2.了解常用的测温方法及热电偶的基本理论。

二、 实验原理管式换热器是一种间壁是式的传热装置，冷热流体间的传热过程，是由热 流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热三个子传热过程组成。

如下图所示：以冷流体侧传热面积为基准过程的传热系数与三个子过程的关系为：hh c m cc A A A A K ελδα++=11（1） 对于已知的物系和确定的换热器，上式可以表示为：K= f ( Gn ; Gc ) （2）由此可以知道，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，从而可以达到了解某个对流传热过程的性能。

若要了解对流传热过程的定量关系，可由非线性数据处理得到。

这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。

传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取。

热量衡算方程式，以热空气作衡算：Q h = G h C p A (T 进 –T 出) （3） 传热速率方程式：Q = K Ac ∆t m （4） 式中∆t m 对数平均温差由下式确定：)()(ln)()(进出出进进出出进逆t T t T t T t T t m -----=∆ (5)式中：K---- 传热总系数 W/m 2.k ；α---- 流体的传热膜系数 W/m 2.k ； A---- 换热器的总传热面积 m 2；G---- 流体的质量流量 Kg/s ；Q---- 总传热量J/s ；C p ---- 流体的恒压热容 J/Kg.K ； T---- --热流体的温度 ℃； t-------冷流体的温度 ℃； δ-----固体壁的厚度 mλ------固体壁的导热系数 W/m.k ；下标： h----热流体； c----冷流体； 进----进口；出----出口； 逆----逆流； m----平均值三、实验装置及流程 1．实验装置的主要特点(1) 实验操作方便,安全可靠。

一、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热方式；2. 掌握传热实验装置的结构和操作方法；3. 学习传热系数的测定方法；4. 分析实验数据，得出实验结论。

二、实验原理传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。

传热方式主要有三种：传导、对流和辐射。

本实验主要研究传导和对流两种传热方式。

1. 传导传热：热量通过物体内部微观粒子之间的相互作用传递。

传导传热系数K与材料的热导率λ、传热面积A和传热平均温差tm成正比，与传热距离L成反比，即K = λA/tm/L。

2. 对流传热：热量通过流体运动传递。

对流传热系数K与流体运动速度、流体性质和传热面积A成正比，与传热平均温差tm成反比，即K = (uλ)/tm，其中u为流体运动速度，λ为流体的热导率。

三、实验装置1. 套管换热器：由内外两根管子组成，内管为热流体，外管为冷流体。

热流体通过内管与外管之间的空间进行传热。

2. 温度计：用于测量热流体和冷流体的进出口温度。

3. 计时器：用于测量传热时间。

4. 水泵：用于循环冷却水。

四、实验步骤1. 将套管换热器连接好，检查系统是否漏气。

2. 打开水泵，调节流量，使冷却水循环。

3. 打开热流体，调节流量，使热流体通过内管。

4. 使用温度计测量热流体和冷流体的进出口温度。

5. 记录实验数据，包括热流体和冷流体的进出口温度、传热时间等。

6. 根据实验数据，计算传热系数K。

五、实验数据处理1. 计算传热平均温差tm：tm = (t1 - t2)/2，其中t1为热流体进出口温度的平均值，t2为冷流体进出口温度的平均值。

2. 计算传热速率Q：Q = mCpΔt，其中m为热流体质量流量，Cp为热流体比热容，Δt为热流体温度变化。

3. 计算传热系数K：K = Q/(tmA)，其中A为传热面积。

六、实验结果与分析1. 分析实验数据，判断传热系数K是否符合理论值。

2. 分析实验误差，找出误差来源，并提出改进措施。

3. 对比不同传热方式下的传热系数，分析其优缺点。

实验 裸管和绝热管传热实验一、实验目的1、加深对传热过程基本原理的理解2、掌握解决机理复杂的传热过程的实验研究方法和数据处理方法。

3、测定裸管的传热系数、保温材料的导热系数及空气保温管的有效导热系数二、实验原理1．裸蒸汽管当蒸汽管外壁温度T w 高于周围空间温度T a 时，管外壁将以对流和辐射两种方式向周围空间传递热量。

Q c = αc A w (T 1 －T 4) (1) 式中：A w — 裸蒸汽管外壁总给热面积，m 2；αc － 管外壁向周围无限空间自然对流时的给热系数，W · m – 2 · K – 1。

管外壁以辐射方式给出热量的速率为Q R = αR A w (T 1－T 4) (2)αR 称为管外壁向周围无向空间辐射的给热系数，W · m – 2 · K – 1。

因此，管外壁向周围空间因自然对流和辐射两种方式传递的总给热速率为Q = Q c + Q R (3) Q = (αc + αR ) A w (T 1－T 4) (4) 令α = αc + αR ，则裸蒸汽管向周围无限空间散热时的总给热速率方程可简化表达为Q = α A w (T 1－T 4) (5)Α—壁面向周围无限空间散热时的总给热系数，W · m – 2 · K – 1。

2．固体材料保温管固体绝热材料圆筒壁的内径为d ，外径为d ′，测试段长度为L ，内壁温度为T 2，外壁温度为T ′2’，则根据导热基本定律dd T T L T T A Q 'Ln'2)(22'22-=-=λπδλ(6) 式中d 、d ′和L 均为实验设备的基本参数，只要实验测得T 2、T ′2’和Q 值，即可按上式得出固体绝热材料导热系数的实验测定值，即dd T T L Q 'Ln )'(222-=πλ (7)3．空气夹层保温管由于两壁面靠得很近,冷热壁面的热边界层相互干扰。

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℃11.61611029.28018.921.921.61611029.48018.921.911.61611029.96018.922.421.61611029.96018.922.311.61611031.92019.024.821.61611032.02019.024.911.61111029.62019.123.021.61111029.62019.023.011.6611027.82019.021.321.6611027.82019.021.3 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/m2KK的平均值W/m2K10.00440.022220.404183278.86736.24790.419.233320.00440.022220.404183278.86736.48160.419.110119.171710.00440.016720.654183244.00836.91770.416.523820.00440.016720.604183237.03736.94560.416.039616.281710.00440.005621.904185134.85038.29910.48.802420.00440.005621.954185137.17538.37400.48.93678.869610.00310.005621.05418490.65336.17820.46.264420.00310.005621.00418492.97836.29360.46.40466.334510.00170.005620.15418353.44934.58110.43.864120.00170.005620.15418353.44934.58110.43.86413.8641六、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。