传热系数测定

实验六 套管换热器传热系数的测定一、实验目的测定套管换热器中用水蒸汽加热空气的总传热系数并确定传热准数方程式m e u CR N =中的系数C 和指数m 。

二、基本原理⒈根据传热速率方程式，确定总传热系数：m t KA Q ∆=或m t A Q K ∆=式中：Q ——传热速率，W ；K ——总传热系数，W/(m 2·K)； A ——传热面积，m 2；m t ∆——对数平均温差，℃。

⑴传热速率由冷流体带走的热量求出：)(122t t C m Q P S -=式中：m S2——冷流体的质量流量，kg/s ；C P -——冷流体比热，J/(kg ·K)； t 1、t 2——冷流体进出口温度，℃。

⑵对数平均温差可按下式计算：)ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆式中：11t T t -=∆，22t T t -=∆T ——蒸汽温度，℃。

⒉气体在圆形直管内流动时传热系数的准数关联式可写成下列函数关系：)Pr,(Re,Gr f Nu =对一定种类的气体来说，在很大的温度和压强范围内Pr 数值实际保持不变，气体在管内强制流动下Gr 也可忽略不计，因此上式可简化为：m e u CR N =本实验目的之一，即学习用实验方法测定空气在圆形直管内作强制流动时的对流传热系数，通过对数据的处理，确定上式中的系数C 和指数m 。

本实验设备不能测定管壁温度，因此不能直接确定空气的传热膜系数，由下式可知：o o im i iid d d bd K αλα++=111当管壁外侧热阻和管壁热阻m id bd λ都很小（αo >>αI ）时，总传热系数K I 与管内冷流体的传热膜系数α可近似相等，即i i K α≈，由此即可确定u N （λαii u d N =）。

三、实验装置实验装置流程如附图所示，空气由 一台小型离心式鼓风机供应，经孔板流量计送入内管，套管环隙空间通入水蒸汽由电热式蒸汽发生器供应。

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。

总传热系数测定实验报告总传热系数测定实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程，对于工程领域来说，准确测定传热系数是非常重要的。

本实验旨在通过测定不同材料的总传热系数，探究热传导的规律，并提供准确的数据支持。

实验原理：总传热系数是指在热传导过程中，包括热传导、对流和辐射等多种传热方式的综合效果。

实验中，我们采用热板法来测定材料的总传热系数。

该方法通过在材料两侧分别加热和冷却的热板，测量两侧温度差和热流量，从而计算出总传热系数。

实验步骤：1. 准备工作：清洁实验台面，确保实验环境整洁；校准温度计，保证测量的准确性。

2. 将待测材料样品放置在热板之间，并确保与热板接触良好。

3. 打开热板的加热和冷却装置，使两侧的温度分别保持在设定的温度。

4. 在实验过程中，记录下材料两侧的温度和热流量，以便后续计算总传热系数。

5. 实验结束后，关闭热板装置，取下待测材料样品。

实验数据处理：根据实验记录的温度和热流量数据，我们可以计算出待测材料的总传热系数。

首先，根据热板的加热功率和冷却功率，计算出热流量。

然后，根据材料两侧的温度差和热流量，利用传热方程计算出总传热系数。

最后，对多组实验数据进行平均，得到最终的总传热系数。

实验结果分析：通过实验测定，我们得到了不同材料的总传热系数。

通过对结果的分析，我们可以发现不同材料的传热性能存在差异。

例如，金属材料通常具有较高的传热系数，而绝缘材料的传热系数较低。

这与材料的导热性能以及内部结构有关。

此外，我们还可以通过比较不同温度下的传热系数，研究材料的温度依赖性。

实验误差分析：在实验过程中，由于实验条件和仪器精度的限制，可能会引入一定的误差。

例如，温度计的精度、热板与材料接触的不完全等都会对实验结果产生影响。

为了减小误差，我们在实验中尽量保持实验环境稳定，同时进行多组实验并求平均值，以提高结果的准确性。

实验应用：总传热系数的测定在工程领域具有广泛的应用。

例如，在建筑领域，通过测定建筑材料的传热系数，可以评估其保温性能，为建筑节能提供依据。

传热系数的测定1. 掌握传热系数K 、给热系数α和导热系数λ的测定方法。

2. 比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论。

3. 掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。

二、实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律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 以及各相关温度，即可算出K 、α和λ。

（1）测定汽-水套管的传热系数K [W/(m 2·°C)]mQK A t =∆ 式中：A ——传热面积，m 2；m t ∆——冷、热流体的平均温差，°C ； Q ——传热速率，W ；Q W r =汽式中：W 汽——为冷凝液流量（kg/s ）， r ——汽化潜热（J/kg ）。

（2）测定裸管的自然对流给热系数α[W/(m 2·°C)]()w f QA t t α=-式中：t W ，t f ——壁温和空气温度，°C 。

（3）测定保温材料的导热系数λ[W/(m 2·°C)]()m W W QbA T t λ=-式中：q ——热通量，W/m 2T W ，t W ——保温层内、外两侧的温度，°C ； b ——保温层的厚度，m ；A m ——保温层内外壁的平均面积，m 2。

三、实验装置与流程该装置主体设备为“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。

工艺流程为：锅炉内加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液由计量管或量筒收集。

三根紫铜管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；另一根为裸管；还有一根为-套管式换热器，管外有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。

1. 各种设备的尺寸：（1）汽-水套管：内管均为ϕ16×1.5紫铜管；套管为ϕ34×3不锈钢管；管长L=0.6 m；（2）裸管：传热管为ϕ16×1.5紫铜管；管长L=0.67 m；（3）保温管：外管为ϕ60×5有机玻璃管；内管为ϕ16×1.5紫铜管；管长L=0.63 m；2. 锅炉加热功率：0~6 kW。

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。

传热系数测定环境要求-回复传热系数测定环境要求是指在进行传热系数测定时，所需的实验环境要满足一定的条件。

传热系数测定是研究热量传递过程中传热速率的一种方法，它可以用于评估材料的热性能和优化热传递设备的设计。

在进行传热系数测定时，环境要求的达成可以提高实验的准确性和可重复性。

首先，传热系数测定环境要求中的温度控制是非常重要的。

在进行传热系数测定时，温度会直接影响传热过程的速率和热量传递情况。

因此，实验环境中的温度要能够稳定控制，并且与实际应用环境接近。

一般来说，应尽量避免空气对流对测量结果的影响，因此传热系数测定常常在真空或者稳定的气氛中进行。

温度的控制可以通过恒温器、温度计等设备实现，以确保测定的准确性和可比性。

其次，传热系数测定环境要求中的压力控制也是十分重要的。

在某些情况下，压力的变化会对传热过程产生影响，因此实验环境中的压力要能够稳定控制并且与实际应用环境相匹配。

在一些特殊的传热系数测定中，例如在高温和高压下，压力的控制可能会更为复杂。

为了确保测定的准确性，需要使用适当的设备和方法来控制和测量压力。

此外，传热系数测定环境要求中的湿度控制也是需要考虑的因素之一。

在某些情况下，湿度的变化会对传热过程产生影响，尤其是对于某些特殊材料而言。

因此，在进行传热系数测定时，需要控制实验环境中的湿度，并且与实际应用环境相匹配。

湿度的控制可以通过湿度计和湿度控制设备实现，以确保测定的准确性和可比性。

此外，传热系数测定环境要求中的噪声和振动控制也是需要考虑的因素之一。

在进行传热系数测定时，噪声和振动可能会对测量结果产生干扰，从而影响测定的准确性。

因此，在实验环境中需要采取适当的措施来控制噪声和振动，例如使用隔音材料、减震设备等。

最后，传热系数测定环境要求中的其他因素也需要考虑。

例如，需要确保实验设备的精确度和稳定性。

此外，实验环境中的光照条件也可能对一些特殊材料的传热特性产生影响，因此需要进行适当的控制和调整。

传热系数的测定实验目的1、通过空气-水对列管式换热器的实验研究，掌握对流传热系数α的测定方法。

2、利用测得的对流传热系数，检验通用的给热准数关联式。

3、求取列管式换热器的总传热系数K。

4、了解热电偶温度计的使用方法。

实验流程8TT91167125T102T4311.风机2.风机出口旁路3.电加热器4.排空阀5.流量计6.水进口温度7.列管式换热器8.水出口温度 9.空气进口阀 10.风量调节蝶形阀11.干燥室进口温度 12.管道温度控制仪表传热实验工艺流程简图2此列管换热器的换热面积为:0.2m 实验操作要点1、实验前熟悉实验流程，熟悉实验各装置的作用，读取列管换热器的换热面积。

2、打开电源开关，使风速计处于断开状态。

3、将蝶形阀的开度设为70%(蝶形阀必需保持开启状态)。

4、通过温度控制仪表设定加热温度为120,150?，开启加热开关，并将电压手动调节旋钮调至最大。

5、开启进水阀和出水阀，设定一定流量(最小流量或者最大流量)。

6、关闭空气进口阀和废气出口阀，待进风温度升至80,85?后，关闭一组电热管。

7、稳定一段时间后，当进风温度、干燥室进口温度、水的进出口温度稳定，读取相应的温度及水的流量数据。

8、改变水的流量，稳定后重新读取相应的数据。

9、关闭加热开关，待温度降至40?以下，再关闭风机，否者电加热管容易烧坏，最后关闭电源及水，结束实验。

10、清理现场，搞好卫生。

思考题1、管壁温度接近哪一侧流体的温度,为什么,2、在本实验中，水和空气的流向对传热过程有无影响,。

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。

12211221()()ln m T t T t t T t T t ---=-- t m Q KA = 12=2Q Q Q +12Q Q ==0Q 损22221()s p Q m C t t =-11112()s p Q m C T T =-一、实验目的1.了解换热器的结构，学会换热器的操作方法；2.测定换热器总的换热系数。

二、实验原理获得传热系数的途径：一是实验测定，二是用传热器的对流传热系数计算。

热量衡算方程式:理想状态下 ，则 ，取 ,A=n2πrlK —传热系数 Q —单位时间内冷热流体之间的热交换量，KJ/s(KW) ms1，ms2—热、冷流体的质量流量Kg/sCp1,Cp2—热、冷流体的定压热容KJ/Kg.KT1,T2—热流体进出口温度Kt1,t2—冷流体进出口温度Kn —列管根数三：实验步骤1、打开阀门，给热水槽和冷水槽注水；并加热热水槽中的水；2、关闭转子流量计的进口阀门，大家旁路阀门，然后开启水泵；3、保持冷流体流量不变，改变热流体流量，测五组数据；然后保持热流体流量不变，改变冷流体流量，测五组数据。

4、实验结束，关闭冷热流体阀门。

四：实验数据换热器：列管长L=0.7m 列管根数n=12根，双管程单壳程，直径d=22mm 序号 热流体 冷流体流量L/h 进口温度T1 出口温度T2 流量L/h进口温度t1 出口温度t2 1 550 38.6 34.5 650 23.4 25.4 2 800 38.7 35.4 650 24.2 26.3 3 1000 38.8 35.8 650 25.0 27.1 4 1300 38.5 36.1 650 25.9 28.5 5 1500 38.4 36.3 650 26.7 29.0 6 1000 38.5 35.8 800 27.8 29.7 7 1000 38.5 35.8 1050 28.3 30.0 8 1000 38.5 35.7 1200 28.7 30.3 9 1000 38.5 35.8 750 26.6 30.210 1000 38.4 35.4 1500 25.2 27.4五、数据处理根据第一组数据计算传热系数K ：1、求对数平均温差4.12211=-=∆t T t 2.11122=-=∆t T t ，因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<=∆∆211.121t t 故对数平均温差8.11221=∆+∆=∆t t t m 。