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化工原理实验报告(传热)

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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。

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化工原理 传热综合实验报告 数据处理

化工原理 传热综合实验报告 数据处理

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七、实验数据处理

1.蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K的测定，并比较冷空气以不同流速u流过

圆形直管时，总传热系数K的变化。

实验时蒸汽压力：0.04MPa（表压力），查表得蒸汽温度T=109.4℃。实验装

置所用紫铜管的规格162mmmm、1.2lm，求得紫铜管的外表面积

200.010.060318576281.oSdlmmm。 根据24ssVVuAd、0.012dm，得到流速u，见下表2：

表2 流速数据

取冷空气进、出口温度的算术平均值作为冷空气的平均温度，查得冷空气在

不同温度下的比热容pc、黏度、热传导系数、密度，如下表3所示：

表3 查得的数据

t进/℃ t出/℃ t平均/℃ pcJkg℃ Pas Wm℃ 3kgm

22.1 77.3 49.7 1005 0.0000196 0.0283 1.093

24.3 80.9 52.6 1005 0.0000197 0.02851 1.0831

26.3 82.7 54.5 1005 0.0000198 0.02865 1.0765

27.8 83 55.4 1005 0.0000198 0.02872 1.0765

29.9 83.6 56.75 1005 0.0000199 0.02879 1.0699

31.8 83.7 57.75 1005 0.00002 0.02886 1.0666

33.7 83.8 58.75 1005 0.0000200 0.02893 1.0633

35.6 84 59.8 1005 0.0000201 0.029 1.06

根据公式=VspspQmcttctt出进出进、

lnmTtTttTt

Tt

进出

进

出，求出Q序号 31sVmh 1ums

化工原理--传热

化工原理--传热

- 98 - 第四章 传热

本章介绍了三种基本传热方式，即导热、对流传热、辐射传热的基本概念和定律；详细分析了对流传热过程机理，建立了对流传热速率方程以及表面传热系数的经验关联式；由总传热速率方程出发，对传热过程进行设计计算和操作分析、诊断；介绍了换热设备的类型和列管式换热器的设计和选用。本章重点要求掌握：

①对流传热过程的基本概念、定律、传热速率方程；

②管内强制湍流流动时表面传热系数的经验关联及影响因素；

③总传热速率方程以及传热过程的计算。

4.1 概述

4.1.1 传热在化工生产中的应用

传热，即热量的传递，是自然界中普遍存在的物理现象。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在的物系之间，就会导致热量从高温处向低温处的传递，故在科学技术、工业生产以及日常生活中都涉及许多的传热过程。

化工生产过程与传热关系十分密切。这是因为化工生产中的很多过程都需要进行加热和冷却。例如，为保证化学反应在一定的温度下进行，就需要向反应器输入或移出热量；化工生产设备的保温或保冷；生产过程中的热量的合理使用以及废热的回收利用，换热器网络的综合利用；蒸发、精馏、吸收、萃取、干燥等单元操作都与传热过程有关。

化工生产过程中需要解决的传热问题大致分为两类：(1)传热过程的计算，包括设计型计算和操作型计算；(2)传热过程的改进与强化。这两类问题的解决，都需要从总的传热速率方程出发，即：

（4.1.1）

式中：Q—冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；K—传热系数，W/(m2·℃)；A—传热面积，m2；Δtm—平均传热温差，℃。

4.1.2 传热的基本方式

根据热量传递机理的不同，传热基本方式有三种，即热传导、对流和辐射。 - 99 - 热传导：热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。

化工原理の传热实验

化工原理の传热实验

- 1 - 化工原理の传热实验

一、实验目的

1、学习传热系数的测定方法；

2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。

二、实验原理

本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。

套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。

传热方式为：冷凝—传导—对流

1、传热系数可用下式计算：

]/[2kmWtAqKm

(1)

图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图

式中：q——传热速率[W]

A——传热面积[m2]

△tm—传热平均温差[K]

○1传热速率q用下式计算：

])[(12WttCVqpS （2）

式中：3600/hSVV——空气流量[m3/s]

Vh——空气流量[m3/h]

——空气密度[kg/m3]，以下式计算：

]/)[273(4645.031mkgtRpPa （3）

Pa——大气压[mmHg]

Rp——空气流量计前表压[mmHg]

t1——空气进换热器前的温度[℃]

Cp——空气比热[KkgJ/]，查表或用下式计算：

- 2 - ]/[04.01009KkgJtCmp （4）

tm=(t1+t2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃）

t2——空气出口温度[℃]

②传热平均面积A：

][2mLdAm （5）

式中：dm=传热管平均直径[m]

L—传热管有效长度[m ]

化工原理传热

化工原理传热

设计型计算

例3-14 有一套管式换热器，内管为893.5的钢管，苯在内管中流动，其流量为2000kg/h，温度从80℃冷却至50℃。冷却水在环隙中从15℃升至35℃。苯的对流传热系数为230W/(m2K),水侧的对流传热系数为290W/(m2K)，忽略污垢热阻。试求：（1）冷却水的消耗量；（2）并流和逆流操作时所需的传热面积（以外表面积为基准）。

解 （1）冷却水的消耗量

苯的定性温度CTo6525080苯，查得苯的比热为cp1=1.86103J/kgK

水的定性温度Cto2523515水，查得水的比热为cp2=4.178103J/kgK

用热量衡算计算热负荷

)()(12222111ttcmTTcmQpsps （忽略热损失）

得 WTTcmQps432111101.3)5080(1086.136002000)(

hkgskgttcQmps/6.1335/371.0)1535(10178.4101.3)(341222

（2）以外表面积A1为基准的总传热系数K1 ，碳钢的导热系数)/(45KmW

082.0089.023010855.0089.0450035.02901111212111ddddbKm

WKm/1025.81072.4101.81045.323353

所以 K1=121.1 W/(m2K)

并流操作 Ctttttom1.34)1565ln(1565)ln(2121并

传热面积为 24151.71.341.121101.3mtKQAm并并

逆流操作 Ctttom4023545221并

传热面积为 24140.6401.121101.3mtKQAm逆逆

因并逆mmtt，所以并逆AA， 80 50