传热实验实验报告.docx
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传热实验实验报告
广西大学实验报告
实验内容传热实验
一、实验名称：
传热实验
二、实验目的：
姓名
院专业班
年月日
指导教师
1.熟悉套管换热器的结构；
2.测定出
K
、
，整理出N
ue
A
m
R的关系式，求出
、
.
三、实验原理：
本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图
2-2-5-1
（1）所示。
传热方式为：
冷凝—传导—对流
1、传热系数可用下式计算：
Kq[W/m2k]
Amtm
（1）
图2-2-5-1
（1）套管换热器示意图
广西大学实验报告
姓名
院
年
实验内容
式中：
q——传热速率[W]
A——传热面积[m2]
△tm—传热平均温差[K]
○1传热速率q用下式计算：
q
VSCp（t2t1）[W]
式中：
VSVh/
3600
3
——空气流量[m/s]
Vh——空气流量[m3/h]
——空气密度[kg/m3]，以下式计算：
0.4645（pa
RP）[kg/m3]
273
t1
Pa——大气压[mmHg]
Rp——空气流量计前表压[mmHg]
t1——空气进换热器前的温度[℃]
Cp——空气比热[J/kgK]，查表或用下式计算：
Cp10090.04tm[J/kgK]
tm=（t1+t2）/2——空气进出换热器温度的平均值（℃）
t2——空气出口温度[℃]
②传热平均面积Am：
AmdmL[m2]
式中：
dm=传热管平均直径[m]
L—传热管有效长度[m]
③传热平均温度差△tm用逆流对数平均温差计算：
专业班
月日
指导教师
（2）
（3）
（4）
（5）
广西大学实验报告
姓名
院
专业
班
年
月
日
实验内容
指导教师
T←——T
t1——→t2
t1（Tt1）,t2（Tt2）
tm
t1t2
（6）
t1
ln
t2
式中：
T——蒸汽温度[℃]
2、传热膜系数（给热系数）及其关联式
空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：
NuARemPrn
（7）
式中：
Nu——努塞尔特准数
Re——雷诺准数
Pr——普兰特准数
A——系数，经验值为0.023
m——指数，经验值为0.8
n——指数，经验值为：
流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3
为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：
d
（8）
Nu
α——空气与管壁间的传热膜系数
[W/m2·k]
本实验可近似取
α=K[传热系数]，也可用下式计算：
q
（9）
Ai（tWtm）
广西大学实验报告
姓名
院
专业
班
年
月
日
实验内容
指导教师
Ai——传热管内表面积[m2
]
tW——管壁温[℃]
tm——空气进、出口平均温度
[℃]
d——管内径[m]
λ——空气的导热系数[W/m·k]，查表或用下式计算：
λ=0.0244+7.8×10-5
m
（10）
t
du
（11）
Re
u——空气在加热管内的流速
[m/s]
μ——空气定性温度（tm）下的粘度[pa·s]，查表或用下式计算：
μ=1.72×10-5+4.8×10-8tm
（12）
d，ρ——意义同上。
CP
（13）
Pr
Cp,μ,λ——意义同上
在定性温度tm=50~70℃时普兰特准数值Pr=0.698~0.694，取平均值为
0.696，
那么Prn=0.6960.4=0.865，代入式（7）即可得如下的实验关联式：
'm
（
14
）
NuARe
式中A’=0.865A，测定A’、m值后，再算出A值，即可得到本实验的准数关联式（7）的形式。
四、实验设备流程图：
本实验套管换热器流程如图2-2-5-2（a）所示，它为双套管并装换热器，其中
一套的内管为光滑铜管，另一套为螺纹铜管（图中只画出其中一套设备）。
冷空气由
广西大学实验报告
姓名
院专业班
年月日
实验内容指导教师
风机1送入，经表压计2测定表压，流量计3测定流量，阀4调节气量，温度计5
测定进口温度，进套管换热器6被加热，热空气出口温度由7测量。
进套管间的蒸
汽由温度计8测量温度，压力表9测定压强，阀10调节进汽量。
冷凝水由疏水器
12排除，管间的不凝气由放空管11定期排放。
另外，管壁及各测温点还配有热电
偶测温装置。
本实验列管换热器流程如图2-2-5-2（b）所示，冷空气由风机1送入，经阀2
调节气量，气体流量计3测定流量并由气体加热器12将空气加热到指定温度，经温
度计4测定进口温度后送入列管式换热器，冷却后的空气由温度计5测量温度，然
后排出换热器；进换热器的水的流量由阀10调节，经液体流量计9测定流量及温度
计6测定温度后进入换热器，冷热流体在列管的管壁上进行热量交换，经加热的水由温度计8测定温度后排出换热器。
9
10
8
11饱和蒸汽7
56
热空气
4
12
2
冷凝水
冷空气
1
3
广西大学实验报告
姓名
院
年
专业
月
班
日
实验内容
指导教师
1—风机2—表压计3—流量计4—空气调节阀5—进口温度计
6—换热器主体7—出口温度计8—蒸汽温度计9—蒸汽压力表10—蒸汽调节阀
11—不凝气放空管12—疏水器
图2-2-5-2（a）套管式传热实验装置流程图
五、实验方法：
1、向锅炉加水至指定水位，通电加热至锅炉产生蒸汽压1.5kg/cm2（表）左右，
待用。
2、关闭调节阀
4，起动风机
1，慢慢开启阀
4至最大，观察流量压差计
3的最
大读数量程，确定
5—6组读数及每组读数的压差值。
3、开启蒸汽阀
10进汽，压力表
9控制在
0.5[kg/cm2]（表）左右，同时打开放
空阀11至有蒸汽排出时关闭。
4、按拟好的压差量程，空气的流量由大至小测取读数（但不能测流量为零的
读数）每组读数包括空气流量、表压、进出口温度和蒸汽进口温度。
若用液体温度
计测温度，要求读到0.1℃，若用热电偶测温，可由电位差计的读数查表而得温度。
5、数据测量完毕，先关蒸汽后停风机。
6、由测得的流量压差读数，根据流量曲线图查出相应的流量。
广西大学实验报告
实验内容
六、原始数据记录表：
姓名
院专业班
年月日
指导教师
18.8mm
d16.8mm
L
1224mm
Pa
761mmHg
数
项目
RP[mmHg]
t1[C]
t2[C]
T[C]
Vh[mmHg]
序
据
R
号
1
70
48.5
33.4
87.6
120.4
34.0
2
55
44.5
32.6
88.6
120.8
30.5
3
40
54.5
31.4
89.4
120.8
26.0
4
30
58.2
30.6
90.6
121.0
22.8
5
15
64.0
29.5
91.8
120.8
17.5
表1
广西大学实验报告
实验内容
七、数据处理表及图：
姓名
院专业班
年月日
指导教师
n0.4；Pr
0.696；
Pn
0.6960.4
0.865
r
数
项目
m3
Cp[J/kgK]
据
V[m3/s]
[
kg
/
]
t
m
C]
s
[
序号
1
2
3
4
5
数项目
据
序号
1
2
3
4
5
数项目
序号
1
2
3
4
5
0.00944
1.227
1011.42
60.50
0.00847
1.224
1011.42
60.60
0.00722
1.244
1011.42
60.40
0.00633
1.253
1011.42
60.60
0.00486
1.267
1011.43
60.65
q[W]
t1[C]
t2[C]
tm[K]
635.362
87.00
32.80
55.56
587.512
88.20
32.20
55.58
527.222
89.40
31.40
55.43
481.716
90.40
30.40
55.06
388.036
91.30
29.00
54.32
[W/m2
K]
[W/mK]
u[m/s]
[Pas]
152.477
0.02912
42.606
0.0000201
140.291
0.02913
38.220
0.0000201
125.478
0.02911
32.581
0.0000201
114.647
0.02913
28.571
0.0000201
92.736
0.02913
21.929
0.0000201
表2
广西大学实验报告
姓名
院专业班
年月日
实验内容指导教师
数
项目
Nu
Re
log10Nu
log10Re
据
2
K[W/mK]
序号
1
164.380
87.971
43692.707
1.944
4.640
2
151.965
80.918
39094.017
1.908
4.592
3
136.722
72.413
33888.966
1.860
4.530
4
125.776
66.127
29917.224
1.820
4.476
5
102.684
53.482
23206.682
1.728
4.366
表3
lgNu—lgRe关系曲线图
2.00
1.95
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
4.354.404.454.504.554.604.654.70
图1
Nu0.0228Re0.79Pr0.4
广西大学实验报告
实验内容
八、计算举例：
姓名
院专业班
年月日
指导教师
取第4组数据举例计算
1.传热系数K的计算：
V
V
/3600
22.8m3/
s
0.00633m3/s
s
h
3600
0.4645
pa
RP
0.4645
761
58.2
kg/
m3
1.253kg/m3
273
t1
273
30.6
tm
t1
t2
/
2
30.6
90.6
C
60.60
C
2
Cp
1009
0.04tm
1009
0.04
60.60
1011.42J
/kg
K
q
Vs
Cp
t2
t1
0.00633
1.253
1011.42
90.6
30.6481.716W
Am
dmL
3.14159
18.8
16.8
103
1224
103m2
0.069565m2
2
t1
T
t1
121.0
30.6
C
90.4
C
t2
T
t2
121.0
90.6
C
30.4C
tm
t1
t2
90.4
30.4
K
55.06K
t
90.4
ln
1
ln
t
30.4
2
K
q
tm
481.716
W/
m2
k
125.776W/m2
k
Am
0.069565
55.06
同理，其他组数据计算结果如表
2和表3.
广西大学实验报告
姓名
院专业班
年月日
实验内容指导教师
2.传热膜系数（给热系数）及其关联式的计算：
q
q
AitW
tm
AmTtm
0.069565
481.716
60.60
W/
m2
121.0
114.647W/
m2
0.0244
7.8
105t
m
0.0244
7.8
105
60.60W/
mK
0.02913W/
mK
d
114.647
16.8
103
66.127
Nu
0.02913
Vs
0.00633
2m/s
28.571m/s
u
2
16.8103
d
3.14159
2
2
1.72
105
4.8
108t
m
1.72
10
5
4.8
108
60.60
/
s
Pa
0.0000201Pa/s
du
16.8
103
28.571
1.253
Re
0.0000201
29917.224
log
log
10
Nu
log
10
Re
log
10
10
66.127
1.820
29917.224
4.476
同理，其他组数据计算结果如表
2和表3.
广西大学实验报告
姓名
院
专业
班
年
月
日
实验内容
指导教师
作log10
Nu
log10Re关系曲线图如图1.
由图像可得：
1.944
1.728
0.79
m
4.366
4.640
log10A'
log10Nu
mlog10Re1.8200.79
4.476
1.7
A'101.7
0.0197
A'
0.0197
0.0228
A
0.865
0.865
所以传热膜系数的通用关联式为：
Nu
0.79
0.4
0.0228Re
Pr
广西大学实验报告
实验内容
九、讨论：
姓名
院专业班
年月日
指导教师
升级会员 