实验四---强制对流下传热膜系数的测定Word版

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。

管内强制对流传热膜系数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过实验测定管内强制对流传热膜系数，并掌握传热膜系数的测定方法和技术。

二、实验原理管内强制对流传热是指在管内流体中，由于流体的运动而产生的传热现象。

传热过程中，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。

在强制对流条件下，由于流体的动力作用，会增加固体表面附近的液体或气体的速度，从而增加了固体表面附近的换热系数。

本实验采用垂直放置的管道，在管道内通过水来进行强制对流传热。

通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。

三、实验器材1. 垂直放置的导热试件2. 水泵和水箱3. 流量计和温度计等测试仪器四、实验步骤1. 将导热试件放入垂直放置的试件支架中，并连接好进出水管道。

2. 打开水泵，调整水流量，使其稳定在一定范围内。

3. 测量进口和出口水温，并计算出温度差。

4. 测量导热试件内壁的温度差。

5. 根据测量得到的参数，计算出管内强制对流传热膜系数。

五、实验结果分析通过实验测量和计算，得到了不同条件下的管内强制对流传热膜系数。

根据实验结果可以发现，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。

这是因为在强制对流条件下，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。

当壁温度差增大时，液体或气体与固体表面接触的面积增大，从而增加了换热系数。

六、实验误差分析本实验中可能存在的误差主要来自于以下几个方面：1. 测量仪器误差：如温度计、流量计等仪器精度限制；2. 实验环境误差：如室内温度变化、水泵压力变化等；3. 实验操作误差：如读数不准确、流量控制不稳定等。

七、实验结论本实验通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。

实验结果表明，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。

本实验为管内强制对流传热膜系数的测定提供了一种简单有效的方法和技术。

强制对流下空气传热膜系数的测定一、实验目的1、掌握空气在强制对流条件下，传热膜系数的测定。

2、比较圆形光滑管和螺纹管强化传热效率二、实验任务无三、实验原理流体在圆形直管中强制对流时的给热系数（亦称对流传热膜系数）的关联式为（1）对空气而言，在较大的温度和压力范围内Pr准数实际上保持不变，取Pr=0.7。

因流体被加热，故取b＝0.4，Pr b为一常数，则上式可简化为：（）（2）将上式两边取对数得：(3)上式中～作图为一直线。

实验中改变空气的流速以改变值，同时根据牛顿冷却定律求出不同流速下的给热系数a ，得出数Nu和数Re之间的函数关系，由式（3）确定出式中的系数A与指数a。

在套管换热器中传热达稳定后，根据牛顿冷却定律和热衡算式有如下的关系：（4）式中：Q：传热速率, W；V：空气的体积流量, m3/s；r ：空气的密度, kg/m3；：空气的平均比热, J/kg× ℃；t1：空气的进口温度, ℃；t2：空气的出口温度, ℃；a ：空气在管内的给热系数, W/m2× ℃；A：传热面积，以管内表面计, m2；Δt m：内管管壁与空气温差的对数平均值（5）式中T为内管管壁的温度, ℃。

传热面积A已知，V、T、t1、t2均可测得，由（4-20）求出a ，即可算出Nu准数。

四、实验装置介绍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，黄铜管内由鼓风机送人气体，钢管作外套管，饱和蒸汽由阀门11通人套管换热器的夹套内，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气。

蒸汽放出热量后冷凝成水，冷凝水由下侧疏水器13排出。

饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。

饱和蒸汽温度、壁温以及空气的进出口温度由热电偶7送到电位差计15测量，冰瓶16维持热电偶的冷端温度为0℃。

压强及压差分别由压差计10测取。

空气的流量由阀门3调节。

该实验流程图如图所示。

五、实验操作演示略六、实验分析思考1、热电偶的冷端温度对本实验有何影响？若冷端温度不为0摄氏度，能否测试？为什么？2、在蒸汽冷凝时，若存在不凝性气体，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？3、本实验中所测定的壁面温度是靠近蒸汽侧的温度，还是接近空气侧的温度？为什么？4、在实验中有哪些因素影响实验的稳定性？5、影响传热膜系数的因数有哪些？。

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。

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‎件下联式中‎4.0Pr Re ⋅⋅=a A Nu 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 W C 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。

本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==化工原理实验实验报告篇一：化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、实验名称：吸收实验二、实验目的：1.学习填料塔的操作；2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.三、实验原理：对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。

但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。

（一）、空塔气速与填料层压降关系气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。

若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?P[mmH20/m]为纵坐标，在Z?P~uo关系Z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。

当液体喷淋量L0=0时，可知为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L1时，?P~uo为一折线，若喷淋量越大，Z?P值较小时为恒持Z折线位置越向左移动，图中L2＞L1。

每条折线分为三个区段，液区，?P?P?P~uo关系曲线斜率与干塔的相同。

值为中间时叫截液区，~uo曲ZZZ?P值较大时叫液泛区，Z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A。

姓名专业月实验内容指导教师?P~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。

在液泛区塔已Z无法操作。

塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。

图2-2-7-1 填料塔层的?P~uo关系图 Z图2-2-7-2 吸收塔物料衡算（二）、吸收系数与吸收效率本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。

若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。

其吸收速率方程可用下式表示： NA?KYa???H??Ym（1）式中：NA——被吸收的氨量[kmolNH3/h]；?——塔的截面积[m2]H——填料层高度[m]?Ym——气相对数平均推动力KYa——气相体积吸收系数[kmolNH3/m3·h]被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：NA?V(Y1?Y2)?L(X1?X2) （2）式中：V——空气的流量[kmol空气/h]L——吸收剂（水）的流量[kmolH20/h]Y1——塔底气相浓度[kmolNH3/kmol空气]Y2——塔顶气相浓度[kmolNH3/kmol空气]X1，X2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH3/kmolH20] 由式（1）和式（2）联解得：KYa?V(Y1?Y2)（3） ??H??Ym为求得KYa必须先求出Y1、Y2和?Ym之值。

实验四 强制对流下空气传热膜系数的测定实验一、实验目的1. 了解间壁式传热装置的研究和给热系数测定的实验组织方法；2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法；3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

二、实验内容1、测定5—6组不同流速下，套管换热器的总传热系数K 和空气的对流传热系数αc 。

2、对αc 的实验数据进行多元线形回归，求准数关联式Nu=ARe m Pr n中常数A ，m 。

三、基本原理（简述）1、传热系数K 的理论研究在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热。

这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。

它是由热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。

如图1所示。

Q=()tT KA - （1）而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可表示为Q 1=()1w h h t T A -α （2） 或 Q 2=()t t A w c c -2α （3） 图2传热解析图对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为：Q 3()21w w mt t A -⋅=δλ （4） 由热量平衡及忽略热损失后（即Q=Q 1=Q 2=Q 3），可将（2）（3）（4）式写成如下等式：Q=KAtT A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα （5） 所以 cc m h h A A A K αλδα111++=（6）()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f （7）从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。

根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf （8）要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。

装订 线实验报告课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：__________________实验名称： 管内强制对流传热膜系数的测定 实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、了解套管式换热器的结构和传热热阻的组成。

2、学习测定流体间壁换热总传热系数的实验方法。

3、掌握近似法和简易Wilson 图解法两种从传热系数实验数据求取对流传热膜系数的数据处理方法。

4、掌握根据实验数据获得传热准数经验公式的方法和数学工具。

5、掌握热电偶、UJ-36电位差计的长图式自动记录仪的使用方法。

二、实验内容1、在空气-水套管换热器中，测定一系列空气流量条件下冷、热流体进、出口温度。

2、通过能量衡算方程式和传热速率基本方程式计算总传热系数K i 的实验值。

3、分别用近似法、简易Wilson 图解法求取空气侧对流传热膜系数αi 。

4、根据实验获得的对流传热膜系数αi 和空气流速u i ，整理得到努赛尔数Nu 与雷诺数Re 之间的幂函数型经验公式。

5、把实验获得的经验公式与化工原理教材和参考书中的列出的同类公式进行比较，讨论其异同点。

6、根据实验装置情况分析实验测试数据的误差来源。

三、实验原理流体与固体壁面间的对流传热过程可以用牛顿冷却定律描述：()w Q A t A T t αα=∆=− （1）式中 Q ——总传热速率，W ；α——对流传热膜系数，W/ m 2·K ；A——传热面积，m 2 ； T ——流体温度，K ；t w ——固体壁面温度，K 。

如果能够用实验直接测定流体温度T 和固体壁面温度t w ，,则可以根据式（1）的关系直接计算对流膜系数α ：()w Q Q A t A T t α==∆− （2）对于多数情况而言，直接测定固体壁面的温度是一件相当困难的任务，实验技术成本高且数据准确性差。

实验五空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定一、实验目的1、通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素；2、掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C 和指数m 、n 的方法；3、通过实验提高对α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；4、掌握测温热电偶的使用方法。

二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Re m Pr n Gr p对强制湍流，Gr 准数可以忽略。

Nu = C Re m Pr n本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m 、n 和系数C 。

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。

为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4（实验中流体被加热）。

这样就简化成单变量方程。

两边取对数，得到直线方程：Re lg lg Prlg4.0m C Nu+= 在双对数坐标系中作图，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得到系数C ，即mNu C Re Pr 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。

应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C 、m 、n 。

可以看出对方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。

雷诺准数 μρdu =Re努塞尔特准数 λαd Nu 1=普兰特准数 λμp C =Prd —换热器内管内径（m ）α1—空气传热膜系数（W/m 2·℃）ρ—空气密度（kg/m 3）λ—空气的导热系数（W/m·℃）Cp —空气定压比热（J/kg·℃） 实验中改变空气的流量以改变准数Re 之值。

根据定性温度计算对应的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。