4综合传热讲解

实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。

二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）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再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）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：（4-4）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。

其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。

根据定性温度（冷空气进、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：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—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：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。

三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。

综合传热演示实验报告引言传热是热力学中的重要概念之一，涉及到热量的传递、储存和转换。

传热可以通过传导、对流和辐射等方式进行。

为了更好地理解传热过程，我们进行了一次综合传热演示实验。

实验目的1. 通过实验观察和测量传热过程中的温度变化；2. 掌握传热的基本规律；3. 理解传热在日常生活中的应用。

实验原理传热是热量从高温区域向低温区域传递的过程。

热可以通过传导、辐射和对流进行传递。

本次实验主要涉及到传导和对流两种方式。

传导传导是通过物质的直接接触和相互振动来传递热量的过程。

一个物体的温度分布不均时，高温区域的分子以较大的速度振动，从而传递给低温区域的分子，使得整个物体的温度逐渐均匀。

对流对流是通过流体的运动来传递热量的过程。

当一个物体加热时，周围的空气被加热并膨胀，密度变小，从而产生浮力迫使周围的冷空气下沉，形成对流。

对流传热是高温区域的气流与低温区域的物体直接接触，通过传导进行热量交换。

实验材料和设备- 烧杯- 温度计- 热水- 冷水- 烤盘- 塑料管- 流体介质（例如植物油等）实验步骤1. 在烧杯中加入适量的热水；2. 在另一个烧杯中加入适量的冷水；3. 将温度计放入热水中，记录初始温度；4. 同时将温度计放入冷水中，记录初始温度；5. 将烤盘加热，并将烤盘上放置烧杯，将热水加热至一定温度；6. 在加热的同时，将烧杯里的冷水倒入塑料管中，并通过塑料管将其喷射到热水中；7. 观察热水的温度变化，并记录每隔一段时间的温度；8. 分别观察传热情况和过程。

实验结果实验过程中，我们观察到了热水的温度逐渐增加，而冷水的温度逐渐降低。

在冷水喷射到热水中的过程中，热水的温度上升速度明显加快。

这是因为冷水的加入增加了热水的表面积，从而增强了对流传热过程。

实验分析通过这个实验，我们可以得出以下结论：1. 热量在传递过程中，会从高温区域向低温区域传递。

这是一个自然趋势，也就是热的互相扩散的结果；2. 传热过程中，温度差越大，传热速率越快，而温度差越小，传热速率越慢；3. 对流传热比传导传热更加迅速，因为对流传热涉及到流体的运动，能够加速热量的传递。

综合传热实验一、实验目的综合传热实验是将干饱和蒸汽通过一组实验铜管，管子在空气中散热而使蒸汽冷凝为水，由于钢管的外表状态及空气流动情况的不同，管子的凝水量亦不同，通过单位时间凝水量的多少，可以：1、观察和分析影响传热的诸多因素；2、计算出每根管子的总传热系数K值。

二、装置简介实验装置示意图见图11.3－1：图11.3－1 综合传热实验装置示意图1．电热蒸汽发生器 2．蒸汽出口测温琴键开关 3．琴键开关转换开关 4。

蒸汽入口测温琴键开关 5．温度显示仪表 6．蒸汽出口 7．电接点压力表 8．安全阀。

9。

连接软管分汽缸 10．排水放气阀 11．φ25翅片管 12．φ25铜光管13．φ25.9铝管 14．24×26铜方管 15．φ30铜管 16．凝结刻度储水器 17．放水阀 18．支架台 19．岩棉保温管 20．水位计 21．自动加热开关组 22．风机开关实验台由电热蒸汽发生器、一组表面状态不同(铜光管、铝光管、管外加铝翅片以及不同保温材料的保温管)的六根铜管、分汽缸、冷凝管、冷凝水蓄水器(可计量)及支架等组成。

强制通风时，配有一组可移动的风机(图中未绘出)，用它来对管子吹风。

因而，实验台可进行自然对流和强迫对流的传热实验。

通过实验，可对各种不同影响传热因素进行分析，从而建立起影响传热因素的初步认识和概念。

三、实验方法及步骤1、打开电热蒸汽发生器上的供汽阀，然后从底部的给水阀门(兼排污)，往蒸汽发生器的锅炉加水，当水面达到水位计的三分之二高处时，关闭给水阀门。

2、打开蒸汽发生器上的电加热器(手动)开关，指示灯亮，内部的电锅炉加热。

待电接点压力表达到要求压力时(事先按需要用螺丝扳手调定)，电接点压力表动作(断电)。

此时，由电接点压力表控制继电器，使加热器按一定范围进行加热，以供实验所需的蒸汽量。

3、打开配气管上所有阀门(或按实验需要打开其中几个阀门)和玻璃蓄水器下方的放水阀。

然后，打开供汽阀缓慢向测试管内送汽，(送汽压力略高于实验压力)，预热整个实验系统，并将系统内的空气排挣。

四传热单层平壁导热4.1 红砖平壁墙，厚度为500 mm，一侧温度为200 ℃，另一侧温度为30 ℃，设红砖的平均导热系数可取0.57 W/(m·℃)，试求：（1）单位时间，单位面积导过的热量q为多少W/m2，并换算成工程单位制kCal/ (m2·h) 。

（2）距离高温侧350 mm处的温度为多少？（3）如红砖导热系数与温度关系可表示为：λ=0.51+5×10 -4t，则q又为多少？多层平壁导热4.2 某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b1=0.23 m，λ1=1.05 W/(m·℃)；第二层为绝热砖，λ2 =0.151 W/(m·℃)；第三层为普通砖，b3 =0.24 m，λ3 =0 .93 W/(m·℃)。

若已知耐火砖内侧温度为1000 ℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940 ℃，绝热砖与普通砖接触面温度不得超过138℃；试求：（1）绝热砖层的厚度；（2）普通砖外侧温度。

4.3 平壁炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数如下：序号材料厚度b（mm）导热系数λ（W/m·℃）1（内层）耐火砖200 1.072 绝热砖100 0.143 钢板 6 45若耐火砖层内表面温度t1=1150 ℃，钢板外表面温度t4 =30 ℃，试计算导热的热通量。

又实测通过炉壁的热损失为300 W/m2，如计算值与实测不符，试分析原因并计算附加热阻。

多层圆筒导热4.4 一外径为100 mm的蒸汽管，外包一层50 mm绝热材料A，λA =0.07 W/(m·℃)，其外再包一层25 mm的绝热材料B，λB =0.087 W/(m·℃)。

设A的内侧温度为170 ℃，B外侧温度为38 ℃。

试求每米管上的热损失及A、B界面的温度。

4.5 Φ60×3 mm铝合金管（其导热系数可取为45 W/(m·℃)），外包一层厚30 mm石棉，之外再包一层厚30 mm的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.16 W/(m·℃)和0.04 W/(m·℃) 。

热传递热对流热辐射和热传导的综合现象热传递是物体之间传递热量的现象，它可以通过热对流、热辐射和热传导来实现。

这些三种方式是物体内部和物体之间传递热量的主要途径。

本文将介绍热对流、热辐射和热传导的基本概念、机制和应用，并探讨它们在实际问题中的综合现象。

一、热对流热对流是指在流体中，由于温度差异引起的流体的运动，从而实现热量的传递。

具体而言，当物体表面受热时，周围的流体受热后密度减小，由于浮力的作用，热流体会上升，周围较冷的流体会下降，形成对流现象。

在热对流过程中，热量通过流体的运动进行传递，即可以通过流体的对流运动将热量从一个地方传递到另一个地方。

热对流在自然界中普遍存在，例如大气环流、水循环等。

在工程领域中，我们也常常利用热对流来传递热量，例如空调系统中的冷却和加热系统。

二、热辐射热辐射是指物体由于温度差异而发射出的热能，它不需要介质进行传递，可以在真空中传播。

热辐射是由物体表面的分子或原子的振动和旋转引起的，这些振动和旋转产生的能量以电磁波的形式辐射出去。

热辐射具有广泛的应用，例如太阳辐射、光纤通信、电磁波热疗等。

在地球上的热辐射主要是由太阳辐射、地面辐射和大气辐射组成。

太阳辐射经过大气层的吸收、散射和透过后，到达地球表面，地表再通过热辐射的形式将热量释放到大气中。

三、热传导热传导是指物体内部或物体之间通过分子或原子的碰撞传递热量的过程。

热传导的速度取决于物体的导热性能和温度差异。

一般来说，导热性能越好，热传导的速度越快。

热传导在固体、液体和气体中都存在。

固体中的热传导是通过固体内部分子之间的振动和碰撞进行热量传递；液体中的热传导是通过分子之间的扩散和运动进行热量传递；气体中的热传导是通过分子之间的碰撞进行热量传递。

四、热的综合现象在实际问题中，热传递往往是通过热对流、热辐射和热传导的综合作用来实现的。

例如，太阳辐射的热量通过大气层的吸收和散射，一部分通过热辐射传递到地表，再通过地表的热传导和热对流进一步传递到大气中。