传热系数K的测定(精)

总传热系数的测定一、实验目的1.了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。

2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。

3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响二、基本原理在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。

换热器性能指标之一是传热系数K 。

通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。

传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。

传热速率方程式：Q =kS ∆t m（1）通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1）＋Q 损（2） 若实验设备保温良好，Q 损可忽略不计，所以Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1） （3） 式中，Q 为单位时间的传热量，W ；K 为总传热系数，W/(m 2·℃)；∆t m 为传热对数平均温度差，℃；S 为传热面积（这里基于外表面积），m 2；W h ,W c 为热、冷流体的质量流量，kg/s ；C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热，J/(kg ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。

∆tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即1212ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆（4） 当212≤∆∆t t 时，可以用算术平均温度差(212t t ∆+∆)代替对数平均温度差。

由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。

传热系数的计算值K 计可用下式进行计算：∑+++=S i R K λδαα1110计 （5）式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。

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。

实验八 蒸汽－水总传热系数K 的测定一、实验目的1、掌握传热系数K 的测定原理；2、掌握传热系数K 的测定方法及数据处理。

二、实验原理根据传热基本方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速度Q ，以及各有关的温度，即可算出K （W/(m 2·℃)）。

K=mt A Q∆。

式中，A ——传热面积，m 2；△t m ——冷、热流体的平均温差，℃； Q ——传热速率，W 。

Q=W 汽r 。

式中，W 汽——冷凝液流量，kg/s ；r ——冷凝液潜热，J/kg 。

21ln 1221ln )2()1(tT tT tt t T t T t T t T m t ---=-----=∆A=πl d 外。

三、实验装置及流程实验装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。

这“三根管”与加热器、汽包、测温计等组成整个测试系统，见图8-1。

加热器3将水加热成为水蒸汽后，水蒸汽进入到汔包5中，阀11排除不凝气。

水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热，用量筒和秒表记录冷凝量和时间。

在套管中，水经过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。

本试验使用蒸气—水套管测定K 值，观察收集汽—水套管数据。

设备结构尺寸如下：（1）汽-水套管：d 外=16mm 的紫铜管； （2）管长l =0.6m 。

图8-1 实验装置流程示意图⑴放水阀⑵电加热器⑶蒸汽发生器⑷加水阀⑸汽包⑹保温层⑺保温测试管⑻收集瓶⑼放水阀⑽裸管测试管⑾放汽阀⑿套管换热器⒀截止阀⒁高位槽⒂溢流口四、实验步骤及注意事项1、熟悉设备流程，检查各阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水；2、打开加热器进水阀，加水至液面计高度的2/3；3、将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220V，待有蒸气后，再将调压器电压调低（160V-180V）；4、打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，一般5～10L/h；5、待传热过程达稳定后，分别测量单位时间的冷凝液量、汽温和水温；6、分别记录下表1＃、2＃、3＃、4#、5#对应的温度为套管换热器进水温度t1、套管内壁温T w、套管外壁温度t w、出水温度t2、套管换热器收集瓶冷凝水温度T以及上表5汽包温度、上表6釜温；7、实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。

换热器传热系数测定实验一.实验目的1.熟悉换热器性能的测试方法；2.了解不同结构换热器的结构特点以及性能差别；3.加深对换热器顺流、交叉流和逆流等流动方式时流体温度变化、换热能力的差别。

二.实验装置2.1实验装置的名称与组成实验装置名称：换热器综合试验台换热介质：热水－冷水实验装置的工作流程如图9.1所示。

1换热器2加热水箱3热水泵4流量计5冷水箱6冷水泵7转子流量计8换向阀门组9温度传感器图1 换热器综合试验台流程2.2 实验装置的用途换热器综合试验台主要用于各种间壁式液体－液体换热器的性能测试。

可测试的换热器型式为：壳管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器等。

2.3 实验装置性能参数2.3.1 换热器换热面积壳管式换热器： 1.05 m2套管式换热器：0.45 m2螺旋板式换热器：0.65 m22.3.2 热水泵允许最高水温：＜80 ℃ 电 机： 220 V 120 W 2.3.3 冷水泵允许最低水温：＞0 ℃ 电 机： 220 V 120 W 2.3.4 流量计型 式：LZB 玻璃转子流量计 公称通径：10mm 测量范围：(4.44～44.4×10) m 3/s (16～160 l/h) 误 差： 台 数： 2 2.3.5 温度显示控制仪型 号： XTMD 传感器分度号：Cu50 测量范围： －50～99.9 ℃ 误 差： 0.5 ℃ 台 数： 2 2.3.6 电加热器功 率：7.5 kW三.实验原理由图 9.1，热流体的放热量： Q 1＝V h ρh C ph (t h1－t h2) (W) (9.1) 式中：V h －热流体的体积流量(m 3/s)； ρh －热流体的密度(kg/m 3)；C ph －热流体的定压比热容[J/(kg.℃)]； t h1 －热流体进入换热器时的温度(℃)； t h2 －热流体流出换热器时的温度(℃)。

冷流体的吸热量：Q 2＝V l ρl C pl (t l2－t l1) (W) (9.2)式中：V l －冷流体的质量体积流量(m 3/s)； ρl －冷流体的密度(kg/m 3)；C pl －冷流体的定压比热容[J/(kg.℃)]； t l2 －冷流体流出换热器时的温度(℃)； t l1 －冷流体进入换热器时的温度(℃)。

实验四传热系数的测定一、实验目的二、基本原理和换热器结构原理三、设备参数四、实验步骤五、实验报告要求六、思考题实验目的1、了解换热器的基本结构与操作原理；2、学习传热系数K与对流传热系数α的测定方法；3、学习如何运用实验的方法求出描述过程规律的经验公式，检验通用的传热膜系数准数方程；4、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

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α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为： 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 。

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：nm A Nu Pr Re ⋅⋅=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：实验中改变空气的流量以改变Re 准数的值。

根据定性温度（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： 4.0PrRe ⋅=m Nu A mt 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]；∆t m —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：式中：W —质量流量，[kg/h]；C p —流体定压比热，[J/kg ℃]；t 1、t 2—流体进、出口温度， [℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m 3]；V —流体体积流量，[m 3/s]。

传热系数K
● 传热系数K 值的大小取决于流体的物性、传热过程的操作条件和所用换热器的类型等。

● 传热系数K 值的确定
一、 经验值
二、 现场测定
三、 计算法
根据传热的总热阻等于各个分热阻之和，即
o o m i i A A A KA αλδα111++=
基于管壁外表面积A o 的传热系数K o 为：
o m o i i o o m o i i o o d A d d A A A A K αλδααλδα1111++=++=
考虑垢阻影响的传热系数K o 为：
o Ao m o i o Ai i i o o R d d d d R d d K αλδα11
++++=
计算K 值时一定应与其管壁的表面积A 相对应。

当两侧对流传热系数α值相差较大时，要提高K 值，关键在于提高对流传热系数α值小者；若两侧对流传热系数α值相差不大时，则必须同时提高两侧的α值，方能提高K 值。

● 传热面积 根据换热要求，换热器所需要的传热面积：m o t K Q
A ∆=0
考虑15%～25%的安全系数，即 ()0025.1~15.1A A =需
设备实际能提供的传热面积应根据设备结构计算。

对于管式换热器的传热面积，可根据其管径、管长、及管数的多少而定，即 L d n A 00π=设备。

【最新整理，下载后即可编辑】介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。

二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(1)对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。

i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。

平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —壁面平均温度，℃。

因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。

管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。

由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 可采取一定的测量手段得到。

(2)对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。

实验四 换热系数K 的测定一、 实验目的1、了解间壁式传热元件的研究和传热系数测定的实验组织方法。

2、掌握借助于热电偶测量进出口温度的方法3、学会传热系数测定的试验数据处理方法4、了解影响传热系数的因素和强化传热的途径二、 实验任务1、在空气－水列管换热器中，测定两个不同水流量时一系列空气流量条件下冷、热流体进出口温度。

2、通过热量衡算方程式和传热速率方程式计算总传热系数的实验值。

三、实验原理间壁式传热装置的传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，它是由热流体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过程所组成。

在定态条件下，并忽略壁面内外表面的差异，则各环节的热流密度相等，即：ch t t t T T T A Q q w w w w αλδα11-=-=-== 则： 阻力推动力=++-=c h t T q αλδα11 式中 h α1、λδ 、c α1分别为各传热环节对单位传热而言的热阻，工程上通常将其写为Q=KA(T-t)，那么换热系数为：c h K αλδα111++=由于冷流体的温度沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷、热流体温度成线形关系，故将推动力（T －t ）用换热器两端温差的对数平均温差表示，即：Q=KA △t m （1）。

对于一定态双管程列管换热器，热流体走壳程，体积流量为W h ，进口温度为T 1，出口温度为T 2；冷流体走管内，体积流量为W c ，进口温度为t 1，出口温度为t 2，热流体放出的热量等于冷流体得到的热量，即：Q=W c ρC pc (t 2-t 1)= W h ρC ph (T 1-T 2)则，Q=KA △t m ＝ W c ρC pc (t 2-t 1)即：m pc c t A t t C W K ∆-=)(12ρ式中：A 由换热器的结构参数而定，冷流体的体积流量W c 通过流量计测定，热流体进口温度T 1和出口温度T 2，冷流体的进口温度t 1和出口温度t 2，均由温度计测定，C pc 由冷流体的进出口平均温度决定。

实验三 蒸汽─空气对流传热传热系数的测定一、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。

二、基本原理1．测定传热系数K根据传热速率方程式：m T KA ∆=φ （1）mT A K ∆=φ（2）式中： φ传热速率，W ； K 总传热系数，W/(m 2·℃)；A 传热面积； m T ∆两流体的平均温度差。

实验时，若能测定或确定φ、A 和，则可测定K 。

m T ∆⑴ 实验是测定蒸汽加热空气时的对流传热总传热系数，其中蒸汽通加套管环隙加热内管的空气，具体的流程如下：在不考虑热损失的条件下，有)(122211T T c q r q p −==m m φ （3）式中： q m1— 蒸汽冷凝液的质量，kg/s ； r 1 — 蒸汽冷凝潜热，J/kg ；q m2— 空气的质量流量，kg/s ； c p2 — 空气的定压比热，J/(kg ·K)；T 1、T 2— 空气的进出口温度，℃； T W1、T W2— 内管外壁温度与内壁温度，℃。

实验中传热速率φ按空气的吸热速率计算。

其中空气的质量流量由孔板流量计测量其 体积流量后转化为质量流量。

即：q m =t ρq V （4）式中：t ρ—为空气进出口平均温度下的密度，kg/m 3。

q V — 为空气的体积流量，m 3/s 。

本实验中，空气的体积流量由孔板流量计测量并通过压力传感器将其差压数字在显示仪表上显示出。

20℃ 下空气流量由公式（5）计算。

6203.000)(p C q t ∆×=V （5）其中， — 20℃ 下的体积流量，m 0t q V 3/h ；C 0— 孔板流量系数，本实验装置中其值为22.696。

p ∆—孔板两端压差，kPa 。

则实验条件下的空气流量q V (m 3/h)则需按下式计算：2732730t Tq q t t ++×=V V式中：t q V —实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m 3/h 。

实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。

⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。

⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。

二、实验原理实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 对流传热系数i α的测定 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2；m t ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。

()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；ｔw —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用t w 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。

管内换热面积：i i i L d S π= （4-3）式中：d i —内管管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。

由热量衡算式：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。

c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。

t i1，t i2， t w ， V i 可采取一定的测量手段得到。

⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为n i mii A Nu Pr Re =. （4-6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。

实验对流传热系数测定、实验目的1、掌握传热膜系数a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联式中的系数 A 和指数m、n 的方法。

3、通过实验提高对a准数关联式的理解，并分析影响a的因素，了解工程上强化传热的措施。

二、基本原理1•对流传热的核心问题是求算传热膜系数a,当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：N u=A • R e m• P r n• G p对于强制湍流而言，G准数可以忽略，故Nu=A R e m• P r n 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R e m和P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，既得到直线方程：0.4Lg（Nu/P r0.4）=LgA+mLgR e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带入方程式中，则可得到系数A，即A=Nu/（P r0.4•閒用图解法，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。

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。

2、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：R e=du p /卩,P r=cpu / 入,Nu=ad/ 入实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。

根据定性温度（空气近、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr 准数值。

同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数a值。

进而算得Nu准数值。

牛顿冷却定律：Q= a- A - △t m式中：a ---- 传热膜系数，［w/m2］被加热流体体积流量，m3/sQ ---- 传热量，［w］A 总传热面积，［m2］, A= n d i l△ t m――管臂温度与管内流体温度的对数平均温差，［C ］传热量Q 可由下式求得：Q=W • C p(t2-t i)/3600=p・V C p(t2-t i)/3600式中：w --- 质量流量，［kg/h］;Cp――流体定压比热，［J/kg C ］;t2、t1――流体进、出口温度，［C］；P定性温度下流体密度，［kg/m3］;3V ――流体体积流量，［m /h］。

序号T1进口T2出口t2出口t1进口T1-T2t2-t11119735.820023.321.861.2 1.52119734.240022.621.862.80.83119733.660022.321.863.40.54119733.280022.221.863.80.451495.835.280022.321.860.60.5617963680022.421.8600.672095.33780022.521.858.30.7思考题1．影响传热系数K的因素有哪些？答：传热系数的计算值K计可用下式进行计算：（5）式中， 0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m2•℃)； i为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m2•℃)； 。

2．在实验中哪些因素影响实验的稳定性？答：换热器管外侧流体对流传热系数 0、换热器管内侧流体对流传热系数 i、管壁厚度 、管壁的导热系数3．根据实验结果分析如何强化传热？答：蒸汽冷凝时的对流传热强化措施目的：减少冷凝液膜的厚度水平管束：减少垂直方向上管数，采用错列；垂直板或管：开纵向沟槽，或在壁外装金属丝。

液体沸腾时的对流传热强化措施表面粗糙化：将表面腐蚀，烧结金属粒；加表面活性剂（乙醇、丙酮等）热流体冷流体流量Nm³/h 温度流量Nm³/h 温度DT1DT2Qc(W)Qn(W)Q(W)DTm总传热系数K T1-t2T2-t1qm水qm空气347.8862369.2923358.589235.9433824.9412573.714199.621.615371.0786378.947375.012834.6028627.0940674.412.4399.221.615347.8862382.5675365.226834.0851126.7878674.711.8598.821.615371.0786384.9812378.029933.7018128.0422574.811.4798.421.615463.8482465.4004464.624335.3107632.8953873.513.4798.427.51556.6179559.5338558.075836.1005838.6472973.614.2798.433.405649.3875639.6239644.505736.7717343.8180172.815.2798.439.3体对流传热系数，W/(m2•℃)； 为管壁厚度，m； ——管壁的导热系数，W/(m2•℃)；RS为污垢热阻，m2•℃/W i、管壁厚度 、管壁的导热系数 、污垢热阻RS。

实验四 蒸汽－水总传热系数K 及导热系数λ的测定的测定一、实验目的1、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定原理；2、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定方法及数据处理。

3、比较保温管和水套管的传热速率，并进行讨论。

二、实验原理1、传热系数K 的测定根据传热基本方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速度Q ，以及各有关的温度，即可算出K （W/(m 2·℃)）。

K=mt A Q∆。

式中，A ——传热面积，m 2；△t m ——冷、热流体的平均温差，℃； Q ——传热速率，W 。

Q= q m 汽R 。

式中，q m 汽——冷凝液流量，kg/s ；R ——冷凝液潜热，J/kg 。

21ln 1221ln )2()1(tT tT tt t T t T t T t T m t ---=-----=∆A=πl d 外。

2、导热系数λ的测定根据圆管壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速速率Q 以及各有关的温度，即可算出λ（W/(m·℃)）。

QbA (T t )m λ=-内外T 内，t 外——分别为保温层两侧的温度，℃； b ——保温层的厚度，m ；Am ——保温层内外壁的平均面积，m 2。

三、实验装置及流程实验装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。

这“三根管”与加热器、汽包、测温计等组成整个测试系统，见图4-1。

加热器3将水加热成为水蒸汽后，水蒸汽进入到汔包5中，阀11排除不凝气。

水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热，用量筒和秒表记录冷凝量和时间。

在套管中，水经过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。

本试验使用蒸气—水套管测定K值，观察收集汽—水套管数据。

蒸气—水套管设备结构尺寸如下：（1）汽-水套管：d外=16mm的紫铜管；（2）管长l=0.6m。

保温管设备结构尺寸：内管为d外=16mm的紫铜管；外管为D内=34mm, D外=40mm的有机玻璃管；管长l=0.60m。

列管换热器传热系数的测定在石油化工等生产中，传热是很重要的单元操作，列管换热器是最广泛使用的换热设备之一.影响换热器传热的参数有传热面积、平均温度差和传热系数3个要素。

其中，传热系数是反映换热器性能好坏的主要指标。

它可以按有关公式进行计算，但有时在设计工作中不易获得可靠的数据，需在实际生产中进行现场测试，为设计工作提供依据；有时在生产中使用的换热器,为了检查其工作状况是否合理，是否达到预期效果，也需进行标定，以便提出改善工作条件、提高设备传热效率的方案；新型的换热器试制成功后需进行测试,以检验其性能。

因此，换热器传热系数的测定工作是研究换热器的重要内容之一。

一、实验目的及任务）了解换热器的结构，学会换热器的操作方法及换热器传热系数的测定方法。

测定列管式换热器的传热系数K1 kJ(千焦耳）＝0.239kcaI(千卡)l kcal（千卡）＝4。

19kJ(千焦耳） 1 kW（千瓦)＝860 kca1／h（千卡／时) 二、实验基本原理列管式换热器是一种间壁式换热设备,冷、热流体间的传热过程由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面与冷流体的对流传热3个传热分过程组成。

当忽略污垢热阻时，以热流体侧传热面积为基准的总传热系数与3个传热分过程的关系为：式中K1以热流体侧传热面积为基准的总传热系数，W/m2 ·kα1热流体的对流传热系数,W/m2 ·kα2冷流体的对流传热系数，W/m2 ·kA1热流体侧的传热面积,m2A2冷流体侧的传热面积，m2A m传热壁的平均传热面积，m2δ传热壁的厚度，；mλ传热壁的导热系数，W/m ·k传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/（平方米·度）（W/（㎡·K)，此处K可用℃代替）.根据已学过的传热知识,由上式（）可以看出，对于给定的换热器及指定的物系有：即传热系数只受冷、热流体的流量影响，通过分别考察冷、热流体流量对传热系数影响，达到了解传热过程的目的.传热系数K可由传热速度方程式及热量衡算方程式，结合实验测得的有关数据计算出来，热量衡算方程式为：式中Q1 热流体放出的热量，WQ2冷流体吸收的热量，m1热流体的流量kg/sm2冷流体的流量，Cp1 ，Cp2热、冷流体的比热，J/kg· KT1，T2热流体的进、出口温度，℃或Kt1，t2冷流体的进、出口温度,℃或K若换热器保温良好,忽略热损失，则：由于实验中存在随机误差，所以换热器的传热量为：传热速率方程为：式中Δtm平均传热温度差,℃或KεΔt ，平均传热温度差的修正系数，逆流时εΔt=1,对于单壳程双管程等可以从教材等文献中查得。