水蒸汽给热系数测定实验

实验四 传热系数测定实验1．实验目的（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。

2．基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：()()mW i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα上式中 Q ：传热速率，w ；V ：空气体积流量（以进口状态计），m 3/s ； ρ： 空气密度（以进口状态计），kg/m 3； C P ：空气平均比热，J/(kg ·℃)；K i ：以内管内表面积计的总传热系数，W/(m 2·℃)； αi ： 空气对内管内壁的对流传热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2 ：空气进、出口温度，℃； S i ：内管内壁传热面积，m 2；Δt m ：水蒸气与空气间的对数平均温度差，℃；2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆ T ：蒸汽温度（取进、出口温度相同），℃。

(t w －t )m ：空气与内管内壁间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- t w1、t w2 ：内管内壁上进、出口温度，℃。

当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。

流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re ＞10000）时，对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。

水的传热膜系数_传热膜系数测定实验报告范文加思考题解读目录一.摘要 (1)二.实验目的 (1)三．实验基本原理及内容 (1)四．实验装置说明及流程图 (3)五．实验步骤 (4)六．实验注意事项 (4)七．实验数据处理 (5)八．结果与讨论 (8)九．误差分析 (9)十．思考题 (9)化工原理实验报告——传热膜系数测定实验三传热膜系数测定实验一.摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、对普通管换热器进行了强制对流传热实验研究。

确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。

此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。

本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m（n取0.4），得到了半经验关联式。

关键词：对流传热对流传热膜系数蒸汽冷凝膜系数管内对流传热系数二.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．实验基本原理及内容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：mnpGrPrNuARe（1）对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故mnPrAReNu（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，在两边取对数，即得到直线方程：1NulgAmlglgRe0.4Pr（3）在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。

空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告本实验使用臭氧编码器，通过悬浮思路分析，利用不同的匀速度下不同的温度差分析空气-水蒸气的对流换热系数，帮助我们理解空气-水蒸汽对流的过程。

本文将对实验的设备、方法、结果及分析进行详细介绍。

一、实验设备1. 实验室气体混合系统2. 实验室压力传感器4. 实验室水蒸气浸润计6. 实验室数据采集器二、实验方法1. 设计实验2. 实验片段将实验室气体混合系统、压力传感器、温度传感器、水蒸气浸润计和湿度传感器等设备设置在实验室中，同时使用数据采集器对数据进行实时记录。

在实验中，我们首先设置了一个不同的温度差，然后观察它们在不同的匀速度下的换热系数。

通过计算，我们可以得到不同匀速下不同温度差的换热系数。

三、实验结果及分析通过实验结果和数据分析，我们得到不同温度差和匀速度下的换热系数。

1. 换热系数随着温度差的增加而增加我们可以看到，在温度差越大的情况下，热传导的能力也越强。

颗粒与颗粒之间的间距越小，热量间的转移就越快，因此换热系数也越高。

当温度差在一定的范围内，换热系数与温度差的平方成正比。

我们还可以看到，在匀速越大的情况下，换热系数也会越大。

当匀速越大时，颗粒间的热传导也会越快，从而使换热系数更大。

综合以上分析，我们可以得到空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差和匀速度密切相关。

当温度差和匀速度越大时，换热系数也会越大。

同时，通过这些实验结果，我们可以更好地理解空气-水蒸汽对流的过程。

四、实验结论通过本次实验，我们可以得出以下结论：1. 空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差成正比，当温度差越大时，换热系数也会越大。

因此，我们可以通过控制空气-水蒸汽的温度差和匀速度来控制其换热系数，从而更好地理解热传导过程。

实验三 对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数i α；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

4、掌握热电阻测温的方法。

二、基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中： V ——被加热流体体积流量，m3/s ； Ρ——被加热流体密度，kg/m3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。

当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。

由式（1-3）可得：m w P i t t A t t C V )()(012--=ρα （1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。

化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、实验目的1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。

2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。

3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。

如图(4－1)所示，间壁式传热过程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所组成。

达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。

实验4、传热实验（水-蒸汽）一、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：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：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：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：λαλμμρd Nu Cp u d ∙=∙=∙∙=,Pr ,Re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（冷却水进、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：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：3600/)(3600/)(1212t t C V t t C W Q p p -∙∙∙=-∙∙=ρ式中：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]。

二、实验设备流程：本装置流程如下图所示，冷水经由泵，U型压差计，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。

5 对流给热系数测定5.1 实验目的（1） 测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi 。

（2） 观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况（膜状冷凝和滴状冷凝）。

5.2实验原理5.2.1.串联传热过程冷流体（空气和水）与热流体水蒸汽通过套管换热器的内管管壁发生热量交换的过程可分为三步:○1套管环隙内的水蒸汽通过冷凝给热将热量传给圆直水平管的外壁面(A 0)； ○2热量从圆直水平管的外壁面以热传导的方式传至内壁面(A i )； ○3内壁面通过对流给热的方式将热量传给冷流体(V c )。

在实验中, 水蒸汽走套管换热器的环隙通道, 冷流体走套管换热器的内管管内, 当冷、热流体间的传热达到稳定状态后, 根据传热的三个过程、牛顿冷却定律及冷流体得到的热量, 可以计算出冷热流体的给热系数（以上是实验原理）。

（以下是计算方法）传热计算公式如下:Q=α0A 0( T –T w )m = αi A i ( t w –t)m =V c ρc C pc (t 2-t 1) (1)由（1）式可得:m w pc c c T T A t t C V )()(0120--=ρα (2)m w i pc c c i t t A t t C V )()(12--=ρα (3)式（2）中, ( T –Tw)为水蒸汽温度与内管外壁面温度之差, 式（3）中, ( tw –t)为内管内壁面温度与冷流体温度之差。

由于热流体温度T 、内管外壁温Tw 、冷流体温度t 及内管内壁温tw 均沿内管管长不断发生变化, 因此, 温差( T –Tw) 和( tw –t)也随管长发生变化, 在用牛顿冷却定律算传热速率Q 时, 温差应分别取进口（1）与出口（2）处两端温差的对数平均值( T –Tw)m 和( tw –t)m, 方法如下:22112211ln )()()(w W W w w T T T T T T T T T T -----=- （4） 22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （5）当套管换热器的内管壁较薄且管壁导热性能优良（即λ值较大）时, 管壁热阻可以忽略不计, 可近似认为管壁内、外表面温度相等, 即Tw1=tw1, Tw2=tw2。

1－旋涡式气泵；2－排气阀；3－孔板流量计；4－冷流体进气阀；5－冷流体进口温度；6－冷流体出口温度；7－冷流体进口侧蒸汽温度；8－冷流体出口侧蒸汽温度；9－冷凝水出口阀；10－压力表；11－蒸汽进口阀；12－冷凝水排水口；13－排气管；14－蒸汽进口；15－冷流体出口；16－换热器；17－电气控制箱图4-1 空气-水蒸气换热流程图操作方法与实验步骤（一）实验步骤1、打开控制面板上的总电源开关，打开仪表电源开关，使仪表通电预热，观察仪表显示是否正常。

2、在蒸汽发生器中灌装清水至水箱的球体中部，开启发生器电源，使水处于加热状态。

到达符合条件的蒸汽压力后，系统会自动处于保温状态。

3、打开控制面板上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体进口阀，让套管换热器里充有一定量的空气。

4、打开冷凝水出口阀，排出上次实验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定开度。

注意开度适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热不锈钢管里的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。

5、在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。

具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。

6、开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽阀的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐充满系统中，使系统由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，防止不锈钢管换热器因突然受热、受压而爆裂。

同时，打开顶端放气阀，将设备内的空气排出，至排气管有蒸汽放出，关闭排气阀。

7、上述准备工作结束，系统也处于“热态”后，调节蒸汽进口阀，使蒸汽进口压力维持在0. 01MPa，可通过调节蒸汽发生器出口阀及蒸汽进口阀开度来实现。

8、自动调节冷空气进口流量时，可通过仪表调节风机转速频率来改变冷流体的流量到一定值，在每个流量条件下，均须待热交换过程稳定后方可记录实验数值，一般每个流量下至少应使热交换过程保持15分钟方为视为稳定；改变流量，记录不同流量下的实验数值。

传热系数测定的实验（水蒸气-空气体系）一.实验目的1.了解管套式换热器的结构2.观察水蒸气在水平换热管外壁上的冷凝现象，判断冷凝类型3.测定水蒸气—空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数a，加深对其概念和影响因素的理解。

4.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值5.掌握热电偶测量温度的原理和方法二.实验原理1.总传热系数的测定在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管通冷空气，水蒸气冷凝放出热量加热空气。

当冷热液体在换热器内进行稳定传热时，该换热器同时满足热量衡算和传热速率方程，若忽略热损失，公式如下：Q=KAΔt m=q m c p(t2-t1)三．实验内容1.衡量水蒸气-空气通过换热器的总传热系数K对实验数据进行线性回归，求出准数方程Nu=ARe m pr0.4中的常数A，M的值2.通过计算分析影响总传热系数的因素四.实验装置来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器，与来自风机的空气进行热交换，冷凝水通过管道排入地沟，冷空气经转自流量计进入套管换热器内管热交换后装置。

实验流程如图：五．实验步骤1.检查蒸汽发生器的仪表和水位是否正常。

2.打开换热器的总电源开关，打开仪表电源开关，观察仪器读数是否正常。

3.当蒸汽压稳定后，排除蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水，防止夹带冷凝水的蒸汽损坏压力表及压力变送器。

4.打开换热器内的不凝性气体排除阀。

5.刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸气进口阀的开度，让蒸气徐徐流入换热器中，逐渐加热，由冷态转变为热态，不得少于10MIN。

6.恒定空气流量，改变蒸气压，测量4组实验数据。

改变客气流量，恒定蒸汽压，测量4组数据7.实验完毕，清理实验场地。

传热系数测定的实验（水-热空气体系）一.实验目的1.了解列管式换热器的结构。

2.测定水-热空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数α加深对其概念影响因素的理解。

3.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值4.掌握热电偶测量温度的原理和方法二．实验原理在列管式换热器中，壳程通冷水，管程通热空气，热空气冷却放热加热水。

蒸汽冷凝时表面传热系数和总传热系数测定实验说明书一、实验目的：1、掌握冷凝换热器的换热量Φ和表面传热系数h及总传热系数K的测试和计算方法；2、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法；3、了解不同蒸汽压力下的冷凝换热时表面传热系数的变化规律。

二、实验测试装置简介：1.测定装置整体组装，带脚轮，用户接电源和上、下水后即可使用。

2.可测蒸汽在水平管内冷凝（管外为自来水）时的传热系数和给热系数。

其工作原理及流程如图所示。

3.管子的内壁面温度用事先埋好的三支热电偶（轴向均布）测量。

4.电热蒸汽发生器总功率为9KW，最大工作压力为0.08MPa。

此蒸汽源亦可通过阀10—1供其它试验使用。

试验装置流程图及各部分组件的名称1.蒸汽发生器2.电接点压力表3. 安全阀4. 汽水分离器5.热电偶6.压力表7.试验管组8.凝结水液位保持器9.过冷器10.阀门11.计量水箱10-12.文丘里流量计(计算机采集订户)三、实验操作步骤及测试方法：（一）、操作步骤：1.接电源（380V，四线,50Hz,9KW）及上下水（均可胶管连接）。

2.打开阀10—7，从蒸汽发生器底部上水管（兼排污管）向炉体内加自来水至液面计4/5处。

加水时还应打开10—2和阀10—3，以便炉体内的空气能够排出，加完水后关闭阀10—7。

3.全开蒸汽发生器电加热器，待炉内水开始沸腾并将炉体空间大部分空气从阀10—3处排出后，关闭该阀。

4.待蒸汽压力达到试验压力后，打开阀10—4，使系统内空气全部被蒸汽压出后关闭此阀。

5.试验管内的蒸汽压力可自动控制，此时将电接点压力表高低压控制指针分别调至试验压力±0.01MPa处（视试验精度要求，此范围可适当放大或缩小）。

试验管内的蒸汽压力亦可利用阀10—2手动调节，此时应将电接点压力表控制指针调至稍高于试验压力，高压控制指针调至比低压控制指针高0.02MPa左右处，但不得超过蒸汽发生器最大使用压力。

6.全开阀10—6，向试验管组全程供自来水，并视试验工况要求，利用阀10-5调节自来水流量。

实验四传热系数测定实验
1．实验目的
（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；
（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；
（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re的关系。

2．基本原理
在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：
由此可得总传热系数
空气在管内的对流传热系数（传热膜系数）
上式中 Q：传热速率，w；
V：空气体积流量（以进口状态计），m3/s；
ρ：空气密度（以进口状态计），kg/m3；。

水蒸气给热系数测定实验报告水蒸气给热系数测定实验报告可能包括以下几个部分：
1. 实验目的：明确实验的目的和意义，例如为了测定水蒸气在不同条件下的给热系数，从而为实际工程应用提供依据。

2. 实验原理：介绍水蒸气给热系数的定义和计算方法，以及影响给热系数的主要因素。

3. 实验设备和材料：列出实验所需的设备和材料，包括水蒸气发生器、温度计、流量计、蒸汽管道等。

4. 实验步骤：详细描述实验的具体步骤，包括水蒸气的产生和控制、温度的测量和记录、流量的测量和记录等。

5. 实验数据处理：介绍实验数据的处理方法，包括温度的校正、流量的校正、给热系数的计算等。

6. 实验结果和分析：展示实验结果，包括给热系数在不同条件下的变化趋势，以及可能影响给热系数的主要因素。

7. 实验结论：总结实验结果，指出实验的优点和局限性，并提出改进和优化的建议。

8. 参考文献：列出实验报告中引用的相关文献，包括书籍、期刊、会议论文等。

以上是一个水蒸气给热系数测定实验报告的大致框架，具体内容可能因实验目的、实验条件和实验设备等因素而异。

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。

一、 实验课程名称：化工原理二、实验项目名称：空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求：1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。

2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。

3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

四、实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。

实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。

如图(4－1)所示，间壁式传热过程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所组成。

达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211lnW W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2） 式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。

固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。

热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4） 当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）δTT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。

空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。

并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=中常数A、m的值。

⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRe m中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。

空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。

管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。

饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。

该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。

表1 实验装置结构参数图1 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1— 光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵； 5—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；孔板流量计测空气压力蒸汽压力空气入口蒸汽温度 空气出口温度12、13—蒸汽放空口； 15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。

②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARe m中常数A 、m 的值。

2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。

②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值。

四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为： Nu=CRe mPr nGrl（1）式中C 、m 、n 、l 为待定参数。