空气对流传热实验报告准数.docx
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空气对流传热实验报告准数
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空气对流传热实验报告准数
篇一：
实验五套管换热器传热实验
（1）
实验五套管换热器传热实验
实验学时：
4实验类型：
综合实验要求：
必修一、实验目的
通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。
二、实验内容
1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。
2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数?
i的测定方法。
三、实验原理、方法和手段
两流体间壁传热时的传热速率方程为Q?
KA?
tm
（1）
式中，传热速率Q可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。
流量大小按下式计算：
Vt1?
c0?
A0?
2?
?
p
?
t1
其中：
c0—孔板流量计孔流系数，0.65；
A0—孔的面积，m2；（可由孔径计算，孔径d0?
0.0165m）
?
p—孔板两端压差，kpa；
?
t1—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，kg/m3。
实验条件下的空气流量V（m/h）需按下式计算：
3
V?
Vt1?
273?
t
273?
t1
其中：
t—换热管内平均温度，℃；
t1—传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
测量空气进出套管换热器的温度t（℃）均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
管外壁面平均温度tw（℃）由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。
换热器传热面积由实验装置确定，可由
（1）式计算总传热系数。
流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：
l
nu?
f（Re,pr,）
d
对于空气，在实验范围内，pr准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50时，其值对nu准数的影响很小，故nu准数仅为Re准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：
nu?
b?
Re
式中，b和m为待定常数。
由下式可以计算空气与管壁的对流传热系数：
?
?
m
QA（tw?
t）
式中，t—空气进出口温度的平均值，℃；tw—管外壁面平均温度，℃。
然后计算
nu?
?
ddu?
，Re?
?
?
调节不同的空气流量，可以获得多组nu—Re数据。
将数据绘制在双对数坐标中，则函数关系式变为：
lognu?
mlogRe?
logb
确定该直线的斜率和截距，即可求出待定常数m和b的值。
确定空气在强化管内和普通圆形光滑管内换热的对流传热准数关联式的原理和方法相同，不过，在类同条件下待定常数数值不同。
四、实验组织运行要求
集中授课形式
五、实验条件
实验装置见下图
1-液位计；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀；6-光滑套管蒸汽进口阀；7-光滑套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；9-光滑套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口；11-光滑套管空气进口阀；12-强化套管空气进口阀；13-孔板流量计；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵；16-蒸汽冷凝器
以饱和蒸汽为加热介质，加热空气。
饱和蒸汽走套管壳程，空气走管程。
空气由旋涡气泵提供，由孔板流量计计量其流量。
套管规格：
内管?
22?
1mm；外管?
57?
3.5mm；换热长度为1.20m。
六、实验步骤
1.实验前的准备,检查工作
（1）向水箱中加水至液位计上端。
（2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。
（3）检查蒸气管支路各控制阀和空气支路控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅
通。
（4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。
2.实验开始
（1）打开加热开关一段时间后,蒸汽发生器内的水经过加热后产生水蒸汽，并经过空气冷却器冷凝后回到储水槽中。
（2）换热器壳内有水蒸气后，打开旁路调节阀，启动风机，调节阀一般开到最大。
（3）调节空气流量旁路调节阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值（当旁路阀全开时,通过传热管的空气流量为所需的最小值,全关时为最大值）。
（4）稳定3～5分钟左右后，分别测量空气的流量，空气进、出口温度和管壁温度。
（注意：
第1个数据点必须稳定足够的时间；温度巡检仪测量的温度1-光滑管空气入口温度；2-光滑管空气出口温度；3-强化管空气入口温度；4-强化管空气出口温度；上-光滑管壁面温度；下-强化管壁面温度）
（5）重复（3）与（4）共做7～10个空气流量值。
（6）最小,最大流量值一定要做。
七、思考题
1、本实验装置和操作再哪些地方容易造成结果误差？
如何尽量减少误差？
2、蒸汽压力的变化会不会影响实验结果？
3、比较实验所得的对流传热准数关联式与流体在圆形直管中作强制湍流时的经验公式，两者是否矛盾？
4、对比实验所得的线圈管与圆形光滑管内的对流传热准数关联式，可以说明什么问题？
八、实验报告
实验报告应体现预习、实验记录和实验报告1、实验预习
在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中
要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。
对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数，但这些不要求写在预习报告中。
2、实验记录
学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作、观察到的现象
和所测得的数据及相关条件如实地记录下来。
实验记录中应有指导教师的签名。
附表1：
实验原始数据记录表
套管内管类型：
3、实验总结
主要内容包括对实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容
进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。
附表2：
数据整理表
套管内管类型：
九、其它说明
1、实验前将加热器内的水要加到指定位置，防止电热器干烧损坏电器。
特别是每次实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。
2、加热约10分钟后，可提前启动鼓风机，保证实验开始时空气入口温度比较稳定。
3、必须保证蒸汽上升管线的畅通。
即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
4、必须保证空气管线的畅通。
即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁
篇二：
化工原理实验之对流传热实验
化工原理实验报告
学院学生姓名专业学号年级
之传热实验
Ο一五年十一月
二
一、实验目的
1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K；2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数；
3.测定冷空气在不同的流量时，nu与Re之间的关系曲线，拟合准
数方程。
二、实验原理
（1）冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为
Q?
KA?
tm
?
tm?
?
t1?
?
t2
，?
t1?
T?
t1，?
t2?
T?
t21ln（）?
t2
Q?
V?
cp（t1?
t2）
式中，Q—单位时间内的传热量，w;
A—热蒸汽与冷空气之间的传热面积，m2，A?
?
dl;
?
tm—热蒸汽与冷空气之间的平均温差，℃或KK—总传热系数，w/（m2?
℃）；
d—换热器内管的内直径，d=20mml—换热器长度，l=1.3m；
V—冷空气流量，m3/s；
?
、cp
—冷空气密度，kg/m3空气比热，J/kg;
t1、t2—冷空气进出换热器的温度，℃；
T—热蒸汽的温度，℃。
实验通过测量热蒸汽的流量V，热蒸汽进、出换热器的温度T1
和T2（由于热蒸汽温度恒定，故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T）,冷空气进出换热器的温度t1和t2，即可测定K。
（2）热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成，其总热阻为：
11bd1d?
?
?
1Kh1?
dmh2d2
其中,h1、h2—热空气，冷空气的给热系数，w/（m?
℃）；
d1、dm、d2—内管的内径、内外径的对数平均值、外径，m；
?
—内管材质的导热系数，w/（m?
℃）。
在大流量情况下，冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态，h2较大，
d1d
值较小；?
较大，1值较小，可忽略，即h2d2?
dm
K?
h1
（3）流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为
nu?
cRemprn。
式中：
nu—努塞尔准数，nu?
Re—雷诺准数，Re?
h1d
?
1
2
w/（m?
℃）；，?
1—空气的导热系数，
du?
?
,u—热蒸汽在管内的流速，m/s；；
pr—普兰特准数，pr?
cp?
?
1
?
—热蒸汽的黏度，pa?
s。
对冷空气而言，在温度范围较大的情况下，pr基本不变，n为常数，则上式可简化为：
nu?
cRem，式中c?
cprn。
实验中改变冷空气的流量，热蒸汽和冷空气两流体间的平衡将发生变化，与之对应的两个准数Re、nu也随之改变，进而可在双对数坐标下作出Re与nu的关系是一直线。
拟合出此直线方程，即为Re与nu的准数方程。
三、实验流程与实验装置图
蒸汽发生器将水转化为蒸汽，并加热冷空气，空气和蒸汽通过套管换热器进行热量交换。
实验装置以及流程示意图如下：
四、实验操作步骤
1、熟悉传热实验流程及仪表使用，检查设备，做好运转实验操作准备。
2、启动控制箱总电源，然后启动蒸汽釜开关电源，烧水产生蒸汽，同时对管道系统预热。
3、预热期间作出数据记录表，观察设备型号，熟悉实验流程及装置的操作方法，掌握待测参数的具体意义及在数据处理中的应用方法。
4、观察管道上的温度计，待到两根换热器上的六个温度计示数均上升至93℃以上时，准备开启风机。
（等待温度升高的同时需要不时对换热器排放冷凝水使其温度较为快速的上升。
排水的同时注意不要让水溅出滴在下方的涡轮流量计上。
）
4、开启上球阀，关闭下球阀，将闸阀开到最大，启动风机电钮。
此时记录最大流量，然后调节闸阀到最小，待流量稳定后读出最小流量，将最小流量与最大流量之间等分为五个流量间隔共计六个流量，从最小流量开始，待系统稳定3分钟到5分钟后，依次从控制箱显示器上读取空气流量、从相应温度计上读取蒸汽温度、空气进出口温度并记录数据，一直测到最大流量附近处，共计测量六次，完成测量换热器1的数据采集。
5、重复以上步骤，采集换热器2的实验数据。
6、实验数据采集完后，将所得数据交于指导老师处查看，经指导老师同意后，关机离开实验室。
篇三：
传热实验报告
北京化工大学
化工原理实验报告
传热膜系数测定实验
院（部）：
化学工程学院
专业：
化学工程与工艺
班级：
姓名：
方胜凡20XX120XX同组人员：
刘东东、移永军、戴长庆实验名称：
传热膜系数测定实验实验日期：
20XX.12.05
传热膜系数测定实验
一、摘要
本实验以套管换热器为研究对象，以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄铜管内，即管程，热蒸汽走环隙，即壳程，研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
通过测得的一系列温度及孔板压降数值，分别求得正常条件和加入静
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