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化工原理传热膜系数测定实验报告SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#北京化工大学化工原理实验报告实验名称：传热膜系数测定实验班级：化工1305班姓名：张玮航学号： 32 序号： 11同组人：宋雅楠、陈一帆、陈骏设备型号：XGB型旋涡气泵及ASCOM5320型压力传感器第4套实验日期： 2015-12-17一、实验摘要首先，本实验让空气走内管，蒸汽走环隙，采用由XGB 型漩涡气泵风机、ASCOM5320型压力传感器、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，由人工智能仪来读取所有温度和压差等参数，用计算机软件实现数据的在线采集与控制。
其次，由所得数据分别求得了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，再通过作图，使用图解法确定了传热膜系数准数关系式Re Pr m n Nu A =（n=）中的系数A 和指数m 后，在双对数坐标纸中作出了0.4/Pr Re Nu 的关系曲线。
最后，整理出了流体在圆管内做强制湍流流动的传热膜系数准数半经验关联式，并与公认的关联式进行了比较。
关键词：传热膜系数K 、雷诺数Re 、努赛尔准数Nu 、普朗特数Pr 、图解法二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法： （1）测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 （2）测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’2、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，将实验所得结果与公认的关联式进行比较，分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理间壁式传热过程可分为三个过程：第一、由热流体对固体壁面的对流传热，第二、固体壁面的热传导，第三、固体壁面对冷流体的对流传热。
当流体无相变时的对流传热准数关系式可由量纲分析法写为：Re Pr m n p Nu A Gr =对于强制湍流而言，Gr 数可忽略，进行简化后：Re Pr m n Nu A =在本文中，采用Excel 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。
化工原理-传热膜系数测定实验报告
实验名称：传热膜系数测定实验
实验目的：通过实验测量不同流速下铜管内传热膜系数，掌握传热膜系数实验测量方法，并熟悉其影响因素。
实验原理：传热膜系数是表征流体间传热的一项重要指标。
通过传热膜系数来描述传
热强度与传热面的关系。
传热膜系数的计算公式为：
α=q/(S·ΔT) (1)
其中，q为传热量，S为传热面积，ΔT为传热温差。
传热膜系数α与流速、流体性质、传热管材料、管径等因素有关。
实验器材：传热器、温度计、流量计、水泵、水池、电源、压力表等。
实验步骤：
1、打开电源，调节水泵和流量计，控制水流量，调节出口温度在稳定范围内。
2、预热传热器，调整流量计使水流量稳定。
3、调节传热器进水温度和出水温度，稳定后记下温度。
4、根据公式(1)求出传热膜系数α。
5、改变流速，重复以上步骤，记录数据。
实验结果与分析：
|流速(m/s) | 温差(℃) | 传热膜系数 |
|--------|------------|------------|
| 0.4 | 20.4 | 346.21 |
| 0.6 | 19.7 | 420.31 |
| 0.8 | 20.2 | 524.28 |
| 1.0 | 21.1 | 602.60 |
根据实验结果可以看出，传热膜系数α随着流速的增加而增加。
这是由于流速越快，对流传热强度越大，传热膜系数也就越大。
同时，由于传热膜系数与温差成正比，所以温
差越大，传热膜系数也越大。
因此，我们可以通过控制流速和温差来实现对传热膜系数的控制。
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。
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 ⋅⋅=a A 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 ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 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 βg ΔT : Gr ＝βg ΔT 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。
北京化工大学化工原理实验报告实验名称：传热膜系数测定实验班级：化工1305班姓名：张玮航学号： 2013011132 序号： 11同组人：宋雅楠、陈一帆、陈骏设备型号：XGB型旋涡气泵及ASCOM5320型压力传感器第4套实验日期： 2015-12-17一、实验摘要首先.本实验让空气走内管.蒸汽走环隙.采用由XGB 型漩涡气泵风机、ASCOM5320型压力传感器、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置.由人工智能仪来读取所有温度和压差等参数.用计算机软件实现数据的在线采集与控制。
其次.由所得数据分别求得了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.再通过作图.使用图解法确定了传热膜系数准数关系式Re Pr m n Nu A =（n=0.4）中的系数A 和指数m 后.在双对数坐标纸中作出了0.4/Pr Re Nu 的关系曲线。
最后.整理出了流体在圆管内做强制湍流流动的传热膜系数准数半经验关联式.并与公认的关联式进行了比较。
关键词：传热膜系数K 、雷诺数Re 、努赛尔准数Nu 、普朗特数Pr 、图解法二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法： （1）测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 （2）测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’2、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.将实验所得结果与公认的关联式进行比较.分析影响α的因素.了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理间壁式传热过程可分为三个过程：第一、由热流体对固体壁面的对流传热.第二、固体壁面的热传导.第三、固体壁面对冷流体的对流传热。
当流体无相变时的对流传热准数关系式可由量纲分析法写为：Re Pr m n p Nu A Gr =对于强制湍流而言.Gr 数可忽略.进行简化后：Re Pr m n Nu A =在本文中.采用Excel 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。
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。
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==化工原理实验实验报告篇一：化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、实验名称：吸收实验二、实验目的：1.学习填料塔的操作；2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.三、实验原理：对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。
但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
（一）、空塔气速与填料层压降关系气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。
若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?P[mmH20/m]为纵坐标，在Z?P~uo关系Z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。
当液体喷淋量L0=0时，可知为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L1时，?P~uo为一折线，若喷淋量越大，Z?P值较小时为恒持Z折线位置越向左移动，图中L2＞L1。
每条折线分为三个区段，液区，?P?P?P~uo关系曲线斜率与干塔的相同。
值为中间时叫截液区，~uo曲ZZZ?P值较大时叫液泛区，Z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A。
姓名专业月实验内容指导教师?P~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。
在液泛区塔已Z无法操作。
塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。
图2-2-7-1 填料塔层的?P~uo关系图 Z图2-2-7-2 吸收塔物料衡算（二）、吸收系数与吸收效率本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。
若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。
其吸收速率方程可用下式表示： NA?KYa???H??Ym（1）式中：NA——被吸收的氨量[kmolNH3/h]；?——塔的截面积[m2]H——填料层高度[m]?Ym——气相对数平均推动力KYa——气相体积吸收系数[kmolNH3/m3·h]被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：NA?V(Y1?Y2)?L(X1?X2) （2）式中：V——空气的流量[kmol空气/h]L——吸收剂（水）的流量[kmolH20/h]Y1——塔底气相浓度[kmolNH3/kmol空气]Y2——塔顶气相浓度[kmolNH3/kmol空气]X1，X2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH3/kmolH20] 由式（1）和式（2）联解得：KYa?V(Y1?Y2)（3） ??H??Ym为求得KYa必须先求出Y1、Y2和?Ym之值。
北京化工大学化工原理实验报告
实验名称：传热膜系数测定实验
班级：化实1101
学号：2011011499
姓名：张旸
同组人：黄凤磊、陈文汉、杨波
实验日期：2013.11.29
一、 报告摘要
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。
二、 实验目的及任务
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 、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
对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时的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 lg
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 Nu
A Re Pr 4.0=
其中
λαλ
μ
μ
ρ
d
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 值。
牛顿冷却定律为
m
t A Q ∆⋅⋅=α
其中α——传热膜系数，W/(m2•℃)； Q ——传热量，W ；
A ——总传热面积，m2；
Δtm ——管壁温度与管内流体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 C W Q p p -⋅⋅=-⋅=ρ
其中W ——质量流量，kg/h ；
cp ——冷空气的比定压热容，J/（kg •℃）； t1,t2——冷空气的进，出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg/m3； V ——冷空气体积流量，m3/h 。
空气的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 ∆=
式中，Δp ——孔板流量计压降，kPa ； V ——空气流量，m3/h 。
四、 实验流程
1-风机，2-孔板流量计，3-空气流量调节阀，4-空气入口测温点，5-空气出口测温点， 6-水蒸气入口壁温，7-水蒸气出口壁温，8-不凝性气体放空阀， 9-冷凝水回流管，10-蒸汽发生器，11-补水漏斗，12-补水阀，13-排水阀 1、 设备说明
本实验空气走内管，蒸汽走管隙（玻璃管）。
内管为黄铜管，其内径为0.020m，有效长度为1.25m。
空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。
测量空气进、出口的铂电阻应置于进、出管得中心。
测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。
孔板流量计的压差由压差传感器测得。
本实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kW。
风机采用XGB型漩涡气泵，最大压力17.50kPa，最大流量100m3/h。
2 、采集系统说明
(1)压力传感器
本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器，其测量范围为0~20kPa。
(2)显示仪表
在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表读取，并实验数据的在线采集与控制，测量点分别为：孔板压降、进出口温度和两个壁温。
3、流程说明
本实验装置流程图如下所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量以后，进入换热器内管（铜管），并与套管环隙中的水蒸气换热。
空气被加热后，排入大气。
空气的流量由空气流量调节阀调节。
蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器。
放气阀门用于排放不凝性气体，在铜管之前设有一定长度的稳定段，用于消除端效应。
铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。
五、实验操作
1、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/3~2/3。
2、按下总电源开关，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，接通蒸汽发生器的发热电源，保持放气阀打开，调整好热电偶位置。
3、用计算机控制风机频率为50Hz，待仪表数值稳定后，记录数据；再每降低3Hz取一实验点，同样等仪表数值稳定后，记录数据，重复实验，12~13次。
4、将静态混合器插入管中，并将其固定，再次调整好热电偶温度计，将风机频率调回50Hz，待仪表数值稳定后，记录数据；每降低3Hz取一实验点，同样等仪表数值稳定后，记录数据，重复实验，12~13次。
5、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场，给蒸汽发生器灌水。
六、实验数据处理
1直管传热
以第一组数据为例，计算过程如下
定性温度t=（t1+t2）/ 2=（27.9+65.1）/ 2=46.5℃
可计算得到此定性温度下的物性参数为：
Cp=1.005 KJ•Kg-1•K-1
ρ=-0.0034*46.5 +1.2757=1.118Kg•m-3
μ=(1.71+0.005*46.5)*10-5 =1.942*10-5Pa•s
λ=(2.4513+0.0074*46.5)*10-2 =0.02794W•m-1• K-
A=3.14*d*l=3.14*0.02*1.25=0.079m2
Δtm=[(T1-t2)-(T2-t1)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)]
=[(99.9-27.9)-(100.1-65.1)]/ln[(99.9-27.9)/( 100.1-65.1)]=51.29
V=26.2*ΔP^0.54=26.2*0.32^0.54=14.16m3.h-1
α=ρVCp(t2-t1)/3600AΔtm
=1.118*14.16*1.005*1000*(65.1-27.9) /3600/0.0785/51.29 =40.82
Nu=dα/λ=0.02*40.82*1000/27.94=29.22
u=V/3600/3.14*4/d2=14.16/3600/3.14*4/0.02^2=12.53m/s Pr=μCp/λ=1.005*19.42/27.94=0.698
Re=duρ/μ=0.02*12.53*1.118/19.42*10^6=1.44E4
Nu/Pr^0.4=29.22/0.698^0.4=33.73
2、加入静态混合器
计算方法与上相同
合并作图：4.0
Pr
/
Nu~Re关系图
其中，上线为直管换热，下线为加入静态混合器后
七、实验结果分析
由公式
Re
lg
lg
Pr
lg
4.0
m
A
Nu
+
=
可知，分别对4.0
Pr
/
Nu和Re取对数，并作图所作出
的直线的斜率即为m；截距即为lgA.。
由图可知：加入前m=0.7933,lgA=-1.7636,进而得出A=0.1714，加入静态混合器后m=0.8022，lgA=-1.6302，进而得出A=0.1959。
由此可知:
加入前为α=0.1714*Re0.79Pr0.4,
加入后为α=0.1959*Re0.80Pr0.4
八、误差分析
1、正常拟合结果应为α=0.023Re0.8Pr0.4即关于m的拟合比较精确，但是A的拟合变差较大。
其主要原因是由于取对数坐标，即在lgA的拟合上比较精准，但是取对数之后，变得点差略大。
2、关于m的拟合与0.8略有差别，其主要原因可能是因为
（1）蒸汽所在的玻璃管内有冷凝液积存于管上，从而降低了传热系数。
（2）在进行传热热量计算时，为了简化实验计算，近似以α代替总传热系数K，即令Q=αAΔtm。
（3）改变压降后，度数时间间隔太短，从而传热体系未达到稳定状态，造成读数与实际情况不相符。
3、有对比可知，加入静态混合器后更加接近真实数据，即加强传热是以损失阻力为代价
九、思考题
1、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？
答：管壁温度应接近于蒸汽温度。
因为水蒸气膜状冷凝的对流给热系数远大于空气的强制对流给热系数，所以水蒸汽与管壁的传热速率远远大于空气与管壁的传热速率，从而管壁温度更接近于蒸汽温度。
3、如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α式的关联有无影响？
答：无影响，因为采用量纲分析的方法，即压强的变化可以反映在其他数据上，从而对α关联无影响。
5以空气为介质的传热实验中雷诺数Re应如何计算？
答：由Re=duρ/μ可知，其中d容易测得，ρ、μ可根据定性温度手册或使用内插法计算，u可由孔板流量计测得。
