套管换热器中传热膜系数的测定实验报告 常州大学传热试验数据处理

传热膜系数测定实验一、报告摘要在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换的设备称为换热器。

化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的另一侧（对流传热），通过坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷流体。

从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。

对流传热的核心问题是求算传热膜系数 ，本实验中，可用图解法和最小二乘法计算准数关联式中的指数m 、n 和系数A 。

二、目的及任务1. 掌握传热膜系数的测定方法；2. 测定强化与非强化传热过程中，传热膜系数准数关联式的系数A 和指数m 、n ；3. 测定套管换热器的静压损失与雷诺准数的关系；4. 通过实验提高对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。

三、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对于强制湍流而言，Gr 准数可以忽略，故 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 Prlg 4.0m A Nu +=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 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。

学生实验报告姓名：张道兴学号： 200811226 专业：化学工程与工艺班级：化工0808 同组人员：张可人，张文芊，余斌课程名称：化工原理实验实验名称：传热膜系数测定实验实验日期： 2010.12.6 批阅日期：成绩：教师签名：实验名称：传热膜系数测定实验报告摘要：本实验采用比较的方法来测得传热系数K 以及传热膜系数α，及在前人的基础上，利用水蒸气-空气传热系统进行试验，并获取相关经验关联式的各项常数，方法简单，可靠。

一、 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；4. 测定套管换热器的静压损失与雷诺损失的关系。

二、 基本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 、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，得到直线方程为Re lg lg Prlg4.0m 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带入方程中，则可得系数A ，即mNuA Re Pr 4.0=用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。

而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。

应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道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μρdu =Re ，λμCp =Pr ，λαdNu =实验中改变空气的流量，以改变Re 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，℃。

套管换热器传热实验实验报告数据处理我们组做的是实验I :1， Q=m s1c 1 △t 1求K 得先求QQ=m s 1C 1△t 1 ,其中，C 1=所以得先求m s 1 , C 1， △t 1,◇1m s1=V s1ρ 要得求V s1，V s1=u 1A ，V s1 =C 0A 0ρρρ/o (2）-gR C 0为空流系数，C 0=0.855,A 0为空口面积，A 0的计算方法如下：A 0 =π4d 02, d 0=20.32 mm,故 A 0= π4 ×（20.321000 ）2=3.243293×10-4 m 2R 为压计差读数A=π4 d 2,d 为内管内径=20mm ， 用内插法求解空气密度 ρ 值 这样求得m s 1，◇2 C 1 的求法为先查表的相近温度下空气的C 值，然后用内插法求得对应平均温度对应的的C 1值◇3求△t 1=t△t 1,=t=t 1+ t22t 1 为进口温度 t 2 为出口温度进口温度t 1的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式求[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 1值出口温度t 2的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=求得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 2值由以上步骤求出 Q2 ，由Q=KA △t m 求出K 值 K=QA △t mQ 由第一步已经求出，A 为内管内径对应的面积，A=2πrL ,r=17.8mm=0.0178 m,A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 2 3 ,求Re ，Nu流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：(,,)lNu f Re Pr d=对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成：m Nu aRe =式中，a 和 m 为待定常数。

传热膜系数的测定摘要：在化工领域中，传热膜系数与传热系数对能量传递效率有非常显著的影响，对传热膜系数及传热系数的考察，广泛应用于不同反应器的设计，在提高能量利用效率方面上具有重要意义。

本实验采用套管换热器，以100℃的水蒸气冷凝来加热空气，通过测定空气进出口温度和孔板压降来计算传热膜系数，并通过加入螺旋片进行强化传热。

通过不同流量下的参数的测定，利用origin 软件计算准数关系式中系数A 和指数m ，得出其准数关系式。

通过两次实验对比发现，强化传热是以增加机械能损耗为代价，因而在工程领域需要综合考虑机械能和传热效率，降低工程流体输送成本。

关键词：传热膜系数 传热系数 origin 准数关系式基本理论：对流传热的核心问题时求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为：Re Pr m n p Nu A Gr =（1）对于强制湍流而言，Gr 数可忽略，即Re Pr m n Nu A =（2）在本文中，采用origin 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。

该方法中，要求对不同变量的Re 和Pr 分别回归。

本实验测取流体被加热过程中的各参数，因而上述式子中的0.4n =，这样式(2)便成为单变量方程，两边同时去对数得：0.4lg lg lg Re PrNuA m =+（3） 利用origin 软件对其作图，采用双对数坐标，利用线性函数y ax b =+对数据进行拟合，即可很好的求解出自变量lg Re 对0.4lg Pr Nu的线性关系，最终拟合结果的a 和b 分别对应上述关系式中的m 与lg A 。

对于方程式的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。

其特征数定义式分别为Re ,Pr ,du Cp dNu ρμαμλλ===实验中通过改变空气的流量，以改变Re 值，根据定性温度（空气进出口温度的算术平均值）计算相应的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。

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：化实0901XX：方胜凡202112001同组人员：X东东、移永军、戴长庆实验名称：传热膜系数测定实验实验日期：2021.12.05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参加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： nm A Nu Pr Re =用图解法对多变量方程进展关联，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，那么可得到系数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。

换热器的操作及传热系数的测定实验报告
实验名称：换热器的操作及传热系数的测定
实验目的：通过实验操作和数据测量，了解换热器的基本原理和操作方法；掌握传热系数的测量方法。

实验仪器：换热器、温度计、手动阀、流量计、压力计等。

实验步骤：
1.将换热器放置在试验桌上，并拆下端盖，清洗内部管道；
2.连接好冷却水管和加热水管，并打开水源，使其流通；
3.调整手动阀，控制加热水的流量，并记录下加热水的流量和温度；
4.调整流量计，控制冷却水的流量，并记录下冷却水的流量和温度；
5.按照实验要求，改变加热水和冷却水的流量和温度，并观察换热器内部温度变化；
6.根据测量结果，计算出换热器的传热系数，并与理论值进行比较。

实验结果：
加热水温度（℃）：70
加热水流量（L/min）：1
冷却水温度（℃）：20
冷却水流量（L/min）：3
在以上条件下，换热器内的温度变化如下表所示：
时间（min）温度（℃）
0 20
1 25
2 32
3 40
4 47
5 53
6 60
7 62
8 63
9 64
10 65
根据实验数据计算得出换热器的传热系数为：h=250 W/m2·℃，与理论值进行比较，误差较小。

实验结论：通过实验，我们了解了换热器的基本原理和操作方法；掌握了传热系数的测量方法。

同时，我们发现换热器的传热速度与流量和温度等因素有关。

对于工程实践来说，需要在具体情况下合理地选择换热器的参数，以达到最佳的传热效果。

传热实验实验报告-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K 、α，整理出e R N -u 的关系式，求出m A 、.三、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： ]/[2m k m W t A q K m⋅∆⋅=(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[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2）传热实验2式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ（3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算： ]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃] ②传热平均面积A m ：][2m L d A m m π= （5） 式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2)(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]32、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：n r m e P AR Nu = （7） 式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数A ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10）μρdu =Re （11）4u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。

套管换热器液---液热交换系数及膜系数的测定一、实验目的1．加深对传热过程基本原理的理解； 2．了解传热过程的实验研究方法。

二、实验原理冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由热流体把热量传递给固体壁面，然后由固体壁面的一侧传向另一侧，最后再由壁面把热量传给冷热流体。

热交换过程即给热---导热---给热三个串联过程组成。

若热流体在套管换热器的管内流过，而冷流体在管外流过，设备两端测试点上的温度如图所示。

则在单位时间内热流体向冷流体传递的热量，可由热流体的热量衡算方程表示：)(21T T C m Q P s -= （1）就整个热交换而言，有传热速率基本方程经过数学处理，得计算式m T KA Q ∆= （2）)()('222'111T T T T T T -=∆-=∆ （3）平均温度差可按下式计算：2, 2)/ln( , 22121212121T T ΔT T T T T T T ΔT T T m m ∆+∆=<∆∆∆∆∆-∆=>∆∆ （4）由（1）和（2）联立，可得传热总系数计算式： mP s T A T T C m K ∆-=)(21 （5）就固体壁面两侧的给热过程来说，给热速率基本方程为：)()('''21T T A Q T T A Q WWW W -=-=αα （6）根据热交换两端的边界条件，经数学推导，可得管内给热过程的速率计算式：'1WW T A Q ∆=α （7）热流体与管内面之间的平均温度差可按下式计算：2)()( , 2)/()ln()()( , 22211'221122112211'2211W W m W W W W W W m W W T T T T ΔT T T T T T T T T T T T T ΔT T T T T -+-=<-------=>-- （8）由（1）和（7）联立可得管内传热膜系数的计算式：'1211)(mW P s T A T T C m ∆-=α （9） 同理可得到管外给热过程的传热膜系数的公式。

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。

·传热膜系数测定实验报告摘要：本实验使用超温安全控制系统通过蒸汽发生器、套管式换热器来测定传热膜系数α。

实验测得在非强化传热条件下传热膜系数α为40—130W/m 2K ，特征关系式中的系数A 为0.0201，指数m 为0.7885；在强化传热条件下，传热膜系数α为60—150W/m 2K ，特征关系式的系数A 为0.038，指数m 为0.07778。

本实验发现传热关联式中系数A 与公认值相差较大，对此进行误差分析。

关键词：传热膜系数 强化一、 实验目的及任务① 掌握传热膜系数α的测定方法。

② 通过实验掌握用图解法和最小二乘回归法确定传热膜系数特征数关系式中系数A 和指数m 、n 。

③ 通过实验提高对特征数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

二、 实验原理当液体被加热时，对流传热特征关系式一般形式：Nu =ARe m Pr 0.4①上式两边取对数得Re lg lg Prlg4.0m A Nu+=②利用图解法是将②式在双对数坐标系下作图，找出直线斜率就是m ，所得曲线代入一点即可得系数A 。

利用最小二乘回归是指在算出Nu 、Re 、Pr 条件下用计算机进行回归拟合。

Re =d ρu μPr =Cp μλNu =αdλ传热系数α可由牛顿冷却定律求得Q =αS Δtm 传热量Q 的计算： Q =ρVsCp （t2−t1）/3600其中 Vs =26.2Δp 0.4以上各式中 α—传热膜系数，W/(m 2/℃) ；Q —传热量，W ；S —总传热面积，m 2； △tm —管壁和管内流体平均温差；ρ—流体密度，Kg/m 3；Vs —流体体积流量,m 3； △P —孔板压差计压降,KPa 。

t1，t2—空气进出口温度，℃。

三、实验设备说明本实验采用套管式换热装置。

内管为黄铜管，其内径为0.02mm ，有效长度为1.20m 。

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。

实验结果整理1、记录实验设备基本参数（1）实验设备型式和装置方式：水平装置套管式热交换器（2）内管基本参数：材质：黄铜 外径：d=12mm 壁厚：ϑ=1.5mm 测试段长度：L=1000mm（3）套管基本参数：材质：有机玻璃 外径：'d =20mm 壁厚：'ϑ=2mm （4）流体流通的横截面积：内管横截面积：S =2510362.6m -⨯ 环隙横截面积：'S =2510796.8m -⨯（5）热交换面积：内管内壁表面积：W A =20283.0m 内管外壁表面既：'W A =20377.0m平均热交换面积：A =20330.0m2、实验数据记录：3、实验数据整理p 241d m u s πρ=111T T T '-=∆ 222T T T '-=∆ )(21T T C m Q p s --=m T KA Q ∆=221T T T m ∆+∆=∆（2）由实验数据求取流体在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数α。

实验数241d m u sπρ=2)()(2211w w m-T T - T T T +='∆ m w p s m w T A T T C m T A Q '∆--='∆=)(21α（3）由实验原始数据和测得的α值，对水平管内传热膜系数的准数关联式进行参数估计。

μρdu =e Rλαd N u =λμp C =r PRelg3.53529412 3.6763277343.7789467283.8627275283.932778073.9946690224.0470411034.0945410014.137417415Nulg 1.3074960381.4983105541.585460731.6541765421.7201593031.8115750061.8674674881.9314578711.980457892。

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：学号：姓名：同组人：实验日期： 2015-12-14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=Are m Pr0.4中的A和m值。

关键词：对流传热 Nu Pr Re α A一、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。

二、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对于强制湍流而言，Gr数可忽略，即本实验中，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。

牛顿冷却定律为式中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，℃。

. . .一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K 、α，整理出e R N -u 的关系式，求出m A 、.三、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： ]/[2m k m W t A q K m⋅∆⋅=(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[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2）传热实验式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A m ：][2m L d A m m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P AR Nu = （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数A ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。

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, λ4）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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 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： m t A K t T t T t T t T A K Q ∆⋅⋅=-----⋅=111221122111ln)()(热量衡算方程：)()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-=圆管传热牛顿冷却定律：22112211222112211211ln )()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----⋅=-----⋅=αα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。