化工原理空气-蒸汽给热系数测定实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案空气—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=ARempr0.4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=bRem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12蒸汽压力空气压力图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；35—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；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=ARem 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=bRem 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=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。

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，()()()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，℃。

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）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图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）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。

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。

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。

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。

实验三、总传热系数与对流传热系数的测定一、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、实验原理本实验采用套管式换热器，热流体走管间，为蒸汽冷凝，冷流体走内管，为空气。

该传热过程由水蒸气到不锈钢管外管壁的对流传热、从外管壁到内管壁的传导传热、内管壁到冷水的对流传热三个串联步骤组成。

图1. 传热实验装置流程图1-空气流量调节阀 2-转子流量计 3-蒸汽调节阀 4-蒸汽压力表 5-套管换热器 6-冷凝水排放筒 7-旋塞 8-空气进口温度计 9-空气出口温度计 10-不凝气排放口套管换热器5由不锈钢管（或紫铜管）内管和无缝钢外管组成。

内管的进出口端各装有热电阻温度计一支，用于测量空气的进出口温度。

内管的进、出口端及中间截面外壁表面上，各焊有三对热电偶，型号为WRNK-192。

不锈钢管规格Φ21.25⨯2.75，长1.10米 S=πd o L=0.0734m 2 紫铜管Φ16⨯2，长1.20米 S=πd o L=0.0603m 2 转子流量计（空气，0~20m 3/h ，20℃）数字显示表SWP-C40 此设备的总传热系数可由下式计算：mt S Q K ∆⋅=其中 ()()出进出进t T t T t T t Tt m -----=∆ln式中：Q ——传热速率，W ；S ——传热面积，m 2；S=πd o L;m t ∆——对数平均温度差，℃T ——饱和蒸汽温度，℃，根据饱和蒸汽压力查表求得；出进、t t ——分别为空气进、出口温度，℃。

通过套管换热器间壁的传热速率，即空气通过换热器被加热的速率，用下式求得：()进出t t c m Q p s -⋅⋅=， W其中，C p 应取进、出口平均温度下空气的比热容。

W=V s ⋅ρ，其中ρ为进口温度下空气的密度。

对流传热系数的计算公式为m t S Q ∆⋅⋅=α式中S ─内管的内表面积，m 2；α─空气侧的对流传热系数，W/(m 2⋅︒C)；∆t m ─空气与管壁的对数平均温度差，︒C 。

空气－蒸汽给热系数测定装置实验指导书空气－蒸汽给热系数测定一、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。

在不考虑热损失的情况下，达到传热稳定时，有Q 热流体放热=Q 冷流体吸热即：()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m ∆=-=-∴-=-221112222111ααδ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图（4－1） 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 － 冷流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 冷流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。

实验三 蒸汽─空气对流传热传热系数的测定一、实验目的1． 测定套管式换热器的总传热系数K ；2． 测定圆形直管内传热膜系数α，并学会用实验方法将流体在管内对流及强制对流 时的实验数据整理成包括传热膜系数α的准数方程式；3． 了解并掌握热电偶和电位差计的使用及其温度测量。

二、基本原理1．测定传热系数K根据传热速率方程式：m T KA ∆=φ （1）mT A K ∆=φ（2）式中： φ传热速率，W ； K 总传热系数，W/(m 2·℃)；A 传热面积； m T ∆两流体的平均温度差。

实验时，若能测定或确定φ、A 和，则可测定K 。

m T ∆⑴ 实验是测定蒸汽加热空气时的对流传热总传热系数，其中蒸汽通加套管环隙加热内管的空气，具体的流程如下：在不考虑热损失的条件下，有)(122211T T c q r q p −==m m φ （3）式中： q m1— 蒸汽冷凝液的质量，kg/s ； r 1 — 蒸汽冷凝潜热，J/kg ；q m2— 空气的质量流量，kg/s ； c p2 — 空气的定压比热，J/(kg ·K)；T 1、T 2— 空气的进出口温度，℃； T W1、T W2— 内管外壁温度与内壁温度，℃。

实验中传热速率φ按空气的吸热速率计算。

其中空气的质量流量由孔板流量计测量其 体积流量后转化为质量流量。

即：q m =t ρq V （4）式中：t ρ—为空气进出口平均温度下的密度，kg/m 3。

q V — 为空气的体积流量，m 3/s 。

本实验中，空气的体积流量由孔板流量计测量并通过压力传感器将其差压数字在显示仪表上显示出。

20℃ 下空气流量由公式（5）计算。

6203.000)(p C q t ∆×=V （5）其中， — 20℃ 下的体积流量，m 0t q V 3/h ；C 0— 孔板流量系数，本实验装置中其值为22.696。

p ∆—孔板两端压差，kPa 。

则实验条件下的空气流量q V (m 3/h)则需按下式计算：2732730t Tq q t t ++×=V V式中：t q V —实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m 3/h 。