实验对流传热系数测定
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平均值（℃），������——空气进、出口温度������1、������2的平均值（℃），������w——内管内壁温度（℃）。 总传热速率方程：
联立式（1）（2）（3）得：
������ = ������������∆������m（3）
������������∆������m = ������������������������(������2 − ������1)（4） 而
=
������������
=
������������������������(������2 − ������1) ������������������∆������m
序 号 T(℃)
1. 102.0 2. 102.0 3. 103.8 4. 104.3 5. 103.6 6. 103.7 7. 103.6 8. 103.6
且������o ≫ ������������， ∴ ���������−��� 1 ≫ ������o−1， ������������为空气的传热膜系数。
������−1 = ���������−��� 1 + ������o−1 ������ ≈ ������������（6）
联立（1）（2）（3）（4）（5）（6）得：
������ = 17.8mm = 0.0178m，������ = 1m。������1、������2、������1、������2均由控制台测得，计算出对应的������m后查
取相应温度下的������、������������值，������由控制台测得的流量������′换算得到：
������
5. 14.7
6. 13.0
7. 11.6
8. 10.3
数据处理：
螺旋紫铜管：ϕ17.8mm，������ = 1000mm
������ (������������−������������������ ∙
������−������)
������������(℃)
������������(℃)
������������(℃)
，������������
=
������������ ������
实验数据结果表
光滑紫铜管：ϕ20 × 1.5mm，������ = 1000mm
μ(10−5Pa ρ(kg
∙ s)
∙ m−3)
CP(kJ ∙ kg−1 ∙ ℃−1)
∆tm(℃)
K(W ∙ m−2 ∙ ℃−1)
1.996 1.060 1.0079 41.25 73.67
1.998 1.058 1.0079 40.68 71.65
������、������、������、������为待定参数， ∵实验中测定的是空气在圆管内强制对流的对流传热准数，
∴忽略自然对流传热膜系数的影响（ ������ ������������ ≡ 0）；
������������
∵温度变化不大，∴将������������视为常数。∴有：
������������
=
������������������
空气的努塞尔准数：
������������
=
������������ ������ ������
=
������������ ������
=
������������������������������(������2 − ������1) ������������������������∆������m
式中������、������分别为温度������m下的空气粘度和导热系数，计算出������m后查得。
【实验装置与流程】
实验装置如下图。空气由风机经孔板流量计送入套管换热器内管，水蒸气由蒸汽发生器 送入玻璃套外管，套管换热器内空气与蒸汽隔着紫铜内管进行热交换，加热后的空气、冷凝 水排入地沟。
光滑紫铜管：ϕ20 × 1.5mm，������ = 1000mm；螺旋紫铜管：ϕ17.8mm，������ = 1000mm 外套玻璃管：ϕ112 × 6mm，������ = 1000mm
������������(℃)
������������(℃)
������������(℃) ������������������(℃) ������������������(℃)
1. 22.4
6.22
47.3
71.7 102.6 101.3 99.4
99.3
2. 21.0
5.83
47.5
72.5 102.6 101.3 99.4
=
������������������������，������
=
������
������ ������
������������������
实验过程中为套管换热器，外观套与内管间为水蒸气，通过冷凝放热加热内管内通入的
空气，传热稳定后，传热量（kJ ∙ s−1）为：
������ = ������������������������(������2 − ������1) = ������o������o(������ − ������w)m = ������������������������(������w − ������)m（1） ������——受热流体密度（kg ∙ m−3），������——受热流体体积流量（m3 ∙ s−1），������������——受热流
������������(℃)
6.00
39.3
73.4 105.1 105.6
5.56
40.3
73.7 105.2 105.8
5.11
39.7
73.8 104.9 105.4
4.67
39.3
74.1 105.0 105.5
4.08
38.3
74.1 105.0 105.6
3.61
37.1
73.9 105.2 105.7
1.风机；2.孔板流量计；3.调节阀；4.套管换热器；5.蒸汽发生器；6.蒸汽阀；7.冷凝水排放 阀；8.蒸汽调节阀；9.冷凝水调节阀；10.不凝性气体排放阀 ※实验台蒸汽压力控制在10 ± 0.5kPa
【实验步骤】
1.开总电源开关，打开仪表、巡检仪电源，开变频器电源，开风机，风量调到最大. 2.确认蒸汽调节阀 8、冷凝水调节阀 9 关闭后，打开冷凝水排放阀 7、蒸汽阀 6，将蒸汽发生 器到装置管段的残留冷凝水排出，到有蒸汽从阀 7 排出时确认残留冷凝水排净，关阀 7. 3.开阀 8 至观察到玻璃管套内有蒸汽时关闭（必须观察到蒸汽缓缓进入管套，同时确保蒸汽 压力表压力不超过0.025MPa），重复此步骤15~20min以充分预热管套，防止玻璃爆裂. 4.打开阀 8、阀 9，调整蒸汽压力保持在10.0 ± 0.5kPa，最高不可超过25kPa，此时有少量蒸 汽从阀 9 排出. 5.通过仪表台和调节阀 3 调节空气流量，记录 8 组不同流量下的实验数据，每次改变流量后 待系统换热充分稳定后（此时数据稳定）记录. 6.保持风机开启，关闭阀 8 以冷却管套，再关闭风机、仪表电源、巡检仪电源、蒸汽发生器.
������
=
������1
+ 2
������2
，������m
=
������1
+ 2
������2
，������
=
������′ 3600
（m3
∙
s−1）
∆������m
=
ln(������
−
������2 ������1)
− −
������1 ln(������
−
������2) ，������
体比热容（kJ ∙ kg−1 ∙ ℃−1），������1、������2——受热流体进口、出口温度（℃）。 ������o 、������������ ——水蒸气分别对内管外壁的流量给热系数、对内管内壁的对流给热系数
（W ∙ m−2 ∙ ℃−1），������o、������������——内管外壁、内壁传热面积（m2）。
∆������m
=
(������ ln(������
− −
������1) ������1)
− −
(������ − ������2) ln(������ − ������2)
=
ln(������
−
������2 ������1)
− −
������1 ln(������
−
������2)
（5）
实验中内管为传热性很好的紫铜管，管壁薄，有：
3.22
35.5
73.7 105.1 105.8
2.86
34.0
73.5 104.8 105.4
������������������(℃) ������������������(℃)
128.9 95.3 129.5 95.3 130.1 95.4 130.5 95.3 131.1 95.1 131.6 95.4 132.5 95.3 133.7 95.0
【实验目的】
1.观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象 2.测定空气在圆形直管内强制对流给热系数 3.测定蒸汽在水平管外冷凝给热系数 4.学会热电偶测温方法
【实验任务】
1.测定空气在圆形光滑直管中作湍流流动时对流传热准数关联式 2.测定空气在螺旋槽管中作湍流流动时对流传热准数关联式
【实验原理】
对流传热的准数关联式为： ������������ = ������������������������������������������������������������
(������
−
������w)������
=
ln
������ ������
