管内强制对流体传热膜系数的测定

取点对数分割：

ΔX=(Xmax/Xmin)1/(n-1)

= (80/25)1/ (5-1)

X i+1=X i×ΔX

X1=25 X2=33.4 X3=44.7 X4=59.8 X5=80

V1(mv) V2(mv) V W1(mv) V W2

(mv)

V0(mv) V(mv)

压强

（MPa）

T1(℃) T2(℃) t w1 t w2 T0ρ0W

3.75 2.3 1.15 0.95 1.55 4 0 87.33 55.09 28.03 23.13 37.52 1.138 0.0168 3.65 2.2 1.1 0.95 1.75 3 0 85.18 52.78 26.81 23.13 42.27 1.121 0.0139 3.55 2.15 1.1 0.95 1.85 2.2 0.003 83.02 51.63 26.81 23.13 4

4.62 1.112 0.0111 3.5 2.05 1.05 0.95 1.95 1.6 0.004 81.93 49.30 2

5.59 23.13 4

6.97 1.104 0.0085 3.45 1.95 1.05 0.95 2.15 1.3 0.005 80.85 46.97 25.59 23.13 51.63 1.088 0.0069

下面举例计算均以第一组为例子：

T1=-0.5436×3.752+25.522×3.75-0.7334=87.33

T2=-0.5436×2.32+25.522×2.3-0.7334=87.18

t w1=-0.9247×1.152+26.434×1.15-1.1502=28.03

t w2=-0.9247×0.952+25.522×0.95-1.1502=23.13

T0=-0.5436×1.552+25.522×1.55-0.7334=37.52

W=C√[ρ0(a×V-b)] [㎏/s]

已知C——孔板流量计的校正系数，这里的C=2.303×10-3

a=14.202 b=10.262

ρ0为孔板处的空气密度;[㎏/m3]

ρ0=PM/RT0=101.33×103×29×10-3/[8.314×(37.52+273.15) ]=9.420

故W=2.303×10-3[1.138 (14.202×4-10.262)]^1/2=0.048

空气的质量流量W [㎏/s]比热容

C p

J/(kg.C)

T1(K) T2(K)Q Δt1Δt2Δt mα1

空气的

导热系

数λ

w/(m.

℃)

换热

管内

径

d[m]

Nu Re

0.0168 1009360.48328.24546.5159.331.9644.23195.040.02966 0.029 92.9336274.29 0.0139 1009358.33325.93454.4158.3729.6542.40282.440.02966 0.029 80.6030012.66 0.0111 1009356.17324.78351.5656.2128.540.79866.290.02966 0.029 64.8123966.94 0.0085 1009355.08322.45279.8556.3426.1739.34754.710.02966 0.029 53.4918353.06 0.0069 1009354320.12235.8855.2623.8437.37448.550.02966 0.029 47.4714898.37

Q= W.C p. (T1- T2) [W]

所以：Q=0.0168×1009(360.48-328.24)= 546.51

因为根据牛顿冷却定律：Q=α 1.A1.Δt m 即：α1= Q /A1.Δt m

Δt m=(Δt1-Δt2)/㏑(Δt1/Δt2) ;Δt1= T1-t w1=87.33-28.03=59.3 ; Δt2=55.09-23.13=31.96

Δt m=(59.3-31.96)/㏑(59.3/31.96)= 44.231

A1=π×d×L=(33-2×2) ×10-3×1.43=0.130㎡

α1= 546.51 /(0.130.*44.231)= 95.04

Nu=α1×λ/d=95.04×0.02966/0.029=291.320 S=π×d2/4=6.6×10-4

Re=duρ/μ=dW/Sμ=0.029×0.0168/(6.6×10-4×2.035×10-5)=36274.29

㏑Nu㏑Re

4.53 10.499

4.39 10.309

4.17 10.084

3.98 9.818

3.86 9.609

已知Nu=BRe n故㏑Nu=n㏑Re +㏑B

Y = A + B * X

㏑B = A = - 3.56447 误差：0.37666

n = B=0.77013 误差：0.03741 ∴n= 0.77013 B= 0.0283 思考题：

为什么要把实验结果关联成Nu~ Re准数方程式，而不用α1 ~W来关联？

在本系统中，强化传热的最有效途径是什么，试分析之？

除实验讲义上所提的方法外，还有何方法可测定传热膜系数？

各材料的传热系数

各材料的传热系数 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

注：1K b—窗玻璃的传热系数，K c—窗的传热系数； 2表玻璃性能数据取自有关研究报告及厂家的产品样本，窗框对窗传热系数的影响是根据窗框比及窗框和玻璃的计算传热系数通过计算得出的，供参考； 3多层中空玻璃、其他玻璃品种及呼吸透明幕墙（双层皮玻璃幕墙）的性能可参考其他有关资料。

注：表玻璃性能数据取自有关研究报告，仅供参考。 各种材料的导热系数 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在（m*k）度以下的材料称为高效保温材料。 金属的热传导系数表： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ～海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ～硫化橡胶 50 ～炉渣 50 镍铝锰合金 0 硬质胶 25 青铜 30 32～153 白桦木 30 殷钢 30 11 橡木 20 康铜 30 雪松 0 黄铜 20 70～183 柏木 20 镍铬合金 20 ～171 普通冕玻璃 20 1 石棉 0 ～石英玻璃 4 纸 12 ～燧石玻璃 32 皮棉重燧石玻璃矿渣棉 0 ～精制玻璃 12 毡汽油 12 蜡 凡士林 12 纸板“天然气”油 12 皮革～甘油 0 冰煤油 100 新下的雪蓖麻油 500 填实了的雪橄榄油 0 瓷已烷 0 石蜡油二氯乙烷变压器油 90% 硫酸石油醋酸 18 石蜡硝基苯柴油机燃油二硫化碳沥青甲醇玄武岩四氯化碳拌石水泥三氯甲烷花岗石～氨气 * 丙铜水蒸汽 * ～ 苯重水蒸汽 * 水空气 * 聚苯板木工板重水硫化氢 * 表 2 窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金 PVC PA 松木导热系数 203 表 3 不同

传热系数与给热系数

传热系数K 和给热系数α的测定 一. 实验目的 1. 了解间壁式传热元件的研究和给热系数测定的实验组织方法； 2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法； 3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法； 4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。 二. 基本原理 １．传热系数K 的理论研究 在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置 来达到物料的冷却和加热。这种传热过程系冷、热流 体通过固体壁面进行热量交换。它是由热流体对固体 壁面的 对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对 流给热三个传热过程所组成。如图1所示。 由传热速率方程知，单位时间所传递的热量 Q=()t T KA - （1） 而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示 Q=()1w h h t T A -α （2） 或 Q=()t t A w c c -2α （3） 对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为 Q ()21w w m t t A -?=δ λ （4） 由热量平衡和忽略热损失，可将（2）、（3）、（4）式写成如下等式 Q=KA t T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1 112211-=-=-=-αλδα （5）所以 c c m h h A A A K αλδα111 ++= （6） ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ=＝()5,2,6f （7） 图1传热过程示意图

从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略 K ≈()21,ααf （8） 要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。该方法的基本处理过程是将(7)式研究的对象分解成两个子过程如(8)式所示，分别对21,αα进行研究，之后再将21,αα合并，总体分析对K 的影响，这有利于了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。 当1α＞＞2α时，2α≈K ，反之当1α＜＜2α时，1α≈K 。欲提高K 设法强化给热系数小的一侧α，由于设备结构和流体已定，从(9)式可知，只要温度变化不大，1α只随1u 而变， ()1111111,,,,,λμραp c u d f = (9) 改变1u 的简单方法是改变阀门的开度，这就是实验研究的操作变量。同时它提示了欲提高K 只要强化α小的那侧流体的u 。而流体u 的提高有两种方法： （１）增加流体的流量； （２）在流体通道中设置绕流内构件，导致强化给热系数。 由(9)式，π定理告诉我们，π=７－４＝３个无因次数群，即： ()1111111,,,,,λμραp c u d f = ? ???? ??=λμμ ρλαp c du f d , (10) 经无因次处理，得： c b o a Nu Pr Re = (11) 如果温度对流体特性影响不大的系统，并且温度变化范围不大，则式(11)可改写为：b a Nu Re = 式中：c o a a Pr =。 ２．传热系数K 和α的实验测定

液-液热交换总传热系数和膜系数-模板

湖州师范学院化工原理实验报告 液-液热交换总传热系数和膜系数的测定 一、实验内容： 1、测定液液热交换过程的总传热系数 2、测定流体在水平管内作强制湍流时的对流传热膜系数 3、根据实验数据统计估计传热膜系数准数关联式中的参数 二、实验基数 1．实验设备参数 （1） 内管（铜管） 外径 m d o 012.0= 内径 m d i 008.0= 内管横载面积 2200005027.04 m d S i == π 内管测试长度m l 1= （2） 外管（玻璃管） 外径 m D o 02.0= 内径 m D i 016.0= （3）环隙横截面222' 00008792.0)(4 m d D A o i =-= π （4）内管内壁横截面202513.0m l d A i w ==π （5）内管外壁横截面2' 03770.0m l d A o w ==π （6）平均热交换面积2' 03142.02 m A A A w w =+= 2、实验操作参数 冷水流量h L V /450' = 冷水温度20℃ 三、实验数据

湖州师范学院化工原理实验报告1.实验测得数据可参考如下表格进行记录： 班级：20130923 日期：2015年12月9日周三 2

2．实验数据整理 （1）管内热水平均温度 2 21T T T m += ,例如，序号1的5022 .458.541=+= m T ℃以此类推，求出各序号的平均温度，以平均温度查相应的)/(3m kg ρ，)(PaS μ， kg j C p /(℃），m W /(λ℃）。 列表 （2）根据各序号的流量求出各内管管内流速，根据对应的u ，ρ，μ，d 求出管内 雷诺数Re ，普朗特准数，λ μ ?= p c Pr ，例如S V u s = s m S V u S /33.100005027 .01067.65 1=?==-， 44 1 1 1110909.110 49.51 .98833.1008.0?=???= = -μρu d R i e ， 55.3648 .01049.510183.4Pr 431 1 11=???=?= -λμp c 列表

传热膜系数实验报告

化工原理实验报告 实验三 传热膜系数测定实验 实验日期：2015年12月30日 班级： 学生姓名： 学号： 同组人： 报告摘要 本实验选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m （n 取0.4），得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。 二、 目的及任务 1.掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法； 2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 的方法； 3.了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 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 系式的一般形式为：p n m Gr A Nu Pr Re 对于强制湍流而言。Gr 数可忽略，即

n m A Nu Pr Re = 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数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，在两边取对数，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4.0m A Nu += 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值带入方程中，则可得系数A ，即 m Nu A Re Pr 4.0= 用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A 、m 、n 。 对于方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为 μρ du = Re ， λμ Cp = Pr ， λαd Nu = 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。 牛顿冷却定律为 Q=αA △t m 式中α——传热膜系数，W/(m 2.℃)；

综合传热系数的测定实验

实验1综合传热系数的测定实验 一、实验目的 1．了解间壁式传热元件的结构。 2．了解观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型。 3．通过对内管是光滑管的空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握空气在圆形光滑直管中强制对流传热系数的测定的实验方法，加深对其概念和影响因素的理解。确定关联式Nu=Are m Pr0.4中常数A、m的值。 4．掌握传热系数测定的实验数据处理方法。 5．掌握孔板流量计的使用。 6．掌握DC-3A微音气泵的使用。 二、实验内容及基本原理 （一）实验内容 1．观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型。 2．测定不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α。 3．对实验数据通过Excel进行处理，求关联式Nu=A·Re m Pr0.4中常数A、m的值；并绘制曲线。 4．实验原始记录 光滑管记录： 5．实验数据处理与分析 数据处理 光滑管：实验结果列表和作图：

（二）实验原理 1．准数方程 空气在圆形直管中作湍流流动的给热准数方程： ），，，d l Gr f Nu Pr (Re 1= （1-1） 式中 l —为管长，m ； d —为管径，m ； 强制对流时，G r 可忽略；对气体而言，原子数相同（如单原子、双原子…）的气体Pr 为一常数，当50>d l 其影响亦可忽略，故上式可写为： (Re)f N u = （1-2） 一般可写成 m u A N Re = （1-3） 其中A 为常数，λ αd Nu = ， μρdu =Re 。 2．准数方程中各参数的测定和计算 （1）α值的计算：空气传热膜系数α可以通过测定总传热系数（K ）进行测取。K 与α有下列关系： 2 1 11αλδα+ +=s K （1-4） 因管壁很薄，可将圆壁看成平壁。 这里因是空气，故不计污垢热阻，上式中s λδ为黄铜管壁热传导的热阻，壁厚0.001米， 黄铜导热系数λs =377(W/m·k)， 故δ/λs =2.7×10-6 ；1/α2为蒸气冷凝膜的热阻，α2=2×104 ，故 1/α2=5×10-5，空气传热膜系数α在100上下，热阻1/α=1×10-2 ，对比之下，上述两项热阻均可忽略，即K ≈α。 其测定方法可用牛顿冷却定律进行： m t S K Q ???= （1-5） ()进出t t c V Q p s -ρ= （1-6） m p s t S t t c V K ??= ≈) -(进出ρα （1-7） 式中：V s —空气体积流量，m 3/s （由流量计测取） ρ—流经流量计处的空气密度，kg/m 3；

换热器传热系数测定汇总

化 工 实 验 报 告 姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称 换热器传热系数的测定实验 班级名称 组 长 同组者 指导教师 实验日期 教师对报告的校正意见 一、 实验目的 1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。 2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 3、应用线性回归分析方法，确定关联式 4 .0Pr Re i m A Nu = 中常数 A 、m 的值。 4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比 0/Nu Nu 。 二、 实验内容与要求 1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数 α i 。 2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数 α i 。 3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =中常数 A 、m 的值。 4、根据准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =,计算同一流量下的传热强化比 0/Nu Nu 。 5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数 0K 。 三、 实验原理 1 、对流传热系数i α的测定： i m i i S t Q ?= α （5-1） 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 ； 3600 t C V Q m p m i ????= ρ （5-2） 式中：V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ； m P —测量段上空气的平均密度，kg/m ； i S —管内传热面积， m ； 1 页

Re Pr 4 .0-Nu m Cp —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g ）； m t ?—管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。 ()() 2 121m ln t t T t T t T t T S S w w -----= ? （5-3） 当 2>1t ? / 2t ? >0.5 时，可简化为 2 2 1t t T t W m +- =? （5-4） 式中：1t ，2t —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； Tw — 壁面平均温度，℃。 2、对流传热系数准数关联式的实验确定： 流体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为： n i m i A Nu Pr Re = （5-5） 其中，传热准数：i i i i d Nu λ α= （5-6） 雷诺准数： i i i i i u d μ ρ= Re （5-7） 其中：u-测量段上空气的平均流速：3600?= F V u （5-8） 普朗特准数： i i pi i c λ μ= Pr （5-9） 对于管内被加热的空气，普朗特准数i Pr 变化不大，可认为是常数，关联式简化为： 4.0Pr Re i m i A Nu i = （5-10） 通过实验确定不同流量下的i Re 与i Nu 。 3、关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 的确定： 以 4 .0Pr Nu 纵坐标，Re 为横坐标，在对数坐标上绘 关系，作图、回归得到准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 同理得到强化管准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 4、强化比的确定 2 页

实验五空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定

实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定 一、实验目的 1、通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素； 2、掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C 和指数m 、n 的方法； 3、通过实验提高对α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施； 4、掌握测温热电偶的使用方法。 二、实验原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为： Nu = C Re m Pr n Gr p 对强制湍流，Gr 准数可以忽略。 Nu = C Re m Pr n 本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m 、n 和系数C 。 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。为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4（实验中流体被加热）。这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方程： Re lg lg Pr lg 4 .0m C Nu += 在双对数坐标系中作图，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得到系数C ，即 m Nu C Re Pr 4 .0= 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。应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C 、m 、n 。 可以看出对方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。 雷诺准数 μ ρdu =Re 努塞尔特准数 λ αd Nu 1= 普兰特准数 λ μp C =Pr d —换热器管径（m ） α1—空气传热膜系数（W/m 2·℃） ρ—空气密度（kg/m 3） λ—空气的导热系数（W/m·℃） C p —空气定压比热（J/kg· ℃） 实验中改变空气的流量以改变准数Re 之值。根据定性温度计算对应的Pr 准数值。同时

蒸发器换热系数的理论数值

6．3．2 蒸发过程的传热系数 蒸发中的传热系数K是影响蒸发设计计算的重要因素之一。根据传热学知识知 （6-6） 上式忽略了管壁厚度的影响。式中蒸汽冷凝传热系数αo可按膜式冷凝的公式计算；管壁热阻R W往往可以忽略；污垢热阻Rs 可按经验值估计，确定蒸发总传热系数K的关键是确定溶液在管内沸腾的传热膜系数a i。研究表明影响a i的因素较多，如溶液的性质、浓度、沸腾方式、蒸发器结构型式及操作条件等，具体计算可参阅有关文献 [1,6]。 一、总传热系数的经验值 目前，虽然已有较多的管内沸腾传热研究，但因各种蒸发器内的流动情况难以准确预料，使用一般的经验公式有时并不可靠；加之管内污垢热阻会有较大变化，蒸发的总传热系数往往主要靠现场实测。表6-1给出了常用蒸发器的传热系数范围，可供参考。 表6-1 常用蒸发器传热系数K的经验值 蒸发器的型式总传热系数K, W / (m2K) 标准式（自然循环）600～3000 标准式（强制循环）1200～6000 悬筐式600～3000 升膜式1200～6000

降膜式1200～3500 二、提高总传热系数的方法 管外蒸汽冷凝的传热膜系数αo通常较大，但加热室内不凝性气体的不断积累将使管外传热膜系数αo减小，故须注意及时排除其中的不凝性气体以降低热阻。管内沸腾传热膜系数αi涉及到管内液体自下而上经过管子的两相流动。在管子底部，液体接受热量但尚未沸腾，液体与管壁之间传热属单相对流传热，传热系数较小；沿管子向上，液体逐渐沸腾汽泡渐多，起初的传热方式与大容积沸腾相近。由于密度差引起的自然对流会造成虹吸作用，管中心的汽泡快速带动液体在管壁四周形成液膜向上流动，流动液膜与管壁之间的传热膜系数逐渐增加并达最大值。但如果管子长度足够，沿管子再向上液膜会被蒸干，汽流夹带着雾滴一起流动，传热系数又趋下降。因此，为提高全管长内的平均传热系数，应尽可能扩大膜状流动的区域。 管内壁液体一侧的污垢热阻Rs与溶液的性质、管内液体的运动状况有关。由于溶液中常含有少量的杂质盐类如CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2等，溶液在加热表面汽化会使这些盐的局部浓度达到过饱和状态，从而在加热面上析出，形成污垢层。尤其是CaSO4等，其溶解度随温度升高而下降，更易在传热面上结垢，且质地较硬，难以清除；以CaCO3为主的垢层质地虽软利于清除，但导热系数较小；此外，垢层的多孔性也使其导热系数较低。所以即使厚度为1～2mm的垢层也具有较大的热阻。为降低Rs，工程上可采取定期清理、提高循环速度、加阻垢剂，或添加少量晶种使易结晶的物料在溶液中而不是在加热面上析出等方法。 返回目录 6.5.2 多效蒸发的优缺点

总传热系数的测定 附最全思考题

聊城大学实验报告 课题名称：化工原理实验 实验名称：总传热系数的测定 姓名：元险成绩： 学号：1989 班级： 实验日期：2011-9-18 实验内容：测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K，分析强化传热效果的途径。

总传热系数的测定 一、实验目的 1.了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。 2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。 3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响 二、基本原理 在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。换热器性能指标之一是传热系数K 。通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。 传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。 传热速率方程式： Q =kS ?t m （1） 通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即 Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1）＋Q 损 （2） 若实验设备保温良好，Q 损可忽略不计，所以 Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1） （3） 式中，Q 为单位时间的传热量，W ；K 为总传热系数，W/(m 2·℃)；?t m 为传热对数平均温度差，℃；S 为传热面积（这里基于外表面积），m 2；W h ,W c 为热、冷流体的质量流量，kg/s ；C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热，J/(kg ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。 ?tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即 12 1 2ln t t t t t m ???-?=? （4） 当212≤??t t 时，可以用算术平均温度差(2 12t t ?+?)代替对数平均温度差。由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。 传热系数的计算值K 计可用下式进行计算： ∑+++=S i R K λδαα11 10计 （5） 式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。 当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成：

北京化工大学传热实验报告

北京化工大学化工原理实验报告 实验名称：传热膜系数测定实验 班级：化实1001 学号：（小学号） 姓名： 同组人： 实验日期：2012.12.6

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态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ，做出lg （Nu/Pr0.4）～lgRe 的图像，分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。 关键词：对流传热 Nu Pr Re α A 二、目的及任务 1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法； 2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法； 3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 黄铜管内走冷空气，管外走100℃的热蒸汽，壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻，因此研究传热的关键问题是测算α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为： p n m Gr A Nu Pr Re ??= 对于强制湍流有： n m A Nu Pr Re = 用图解法对多变量方程进行关联，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）。在两边取对数，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4 .0m A Nu += 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数A ，即m Nu A Re Pr 4 .0= 其中 λ αλ μ μ ρ d Nu Cp du = = = ,Pr ,Re 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。 牛顿冷却定律为 m t A Q ???=α 其中α——传热膜系数，W/(m2?℃)； Q ——传热量，W ； A ——总传热面积，m2； Δtm ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。 传热量可由下式求得 ()()3600/3600/1212t t C V t t C W Q p p -??=-?=ρ 其中W ——质量流量，kg/h ； Cp ——冷空气的比定压热容，J/（kg ?℃）； t 1,t 2——冷空气的进，出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg/m3； Vs ——冷空气体积流量，m3/h 。 空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量V 与孔板流量计压降Δp 的关系为 54.02.26p V ?= 式中，Δp ——孔板流量计压降，kPa ； V ——空气流量，m 3/h 。 四、装置和流程

总传热系数的测定实验报告

实验二：总传热系数的测定 一、实验目的 1、了解换热器的结构与用途; 2、学习换热器的操作方法； 3、掌握传热系数k计算方法； 4、测定所给换热器的逆流传热系数k。 二、实验原理 在工业生产过程中冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量传递，称为间壁式换热。间壁式换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三部分组成。本实验热流体采用饱和蒸汽走壳程，冷流体为空气走管程。 当传热达到稳定时，总传热速率与冷流体的传热速率相等时， 而即为， 综上可得，其中。 T --- 热流体; t --- 冷流体; V --- 冷流体进口处流量计读数; ---冷流体平均温度下的对应的定压比热容; ρ --- 冷流体进出口平均温度下对应的密度. 三、实验设备及流程 1、实验设备

传热单元实验装置(换热器、风机、蒸汽发生器) ，整套实验装置的核心是一个套管式换热器，它的外管是一根不锈钢管，内管是一根紫铜管。根据紫铜管形状的不同，我们的实验装置配有两组换热器，一种是普通传热管换热器，另一种是强化传热管换热器，本实验以普通传热管换热器为例，介绍总传热系数的测定。 2、实验流程 来自蒸汽发生器的水蒸气从换热器的右侧进入换热器的不锈钢管。而来自风机的冷空气从换热器的左侧进入换热器的紫铜管，冷热流体通过紫铜管的壁面进行传热。冷空气温度升高而水蒸汽温度降低，不凝气体和冷凝水通过疏水阀排出系统，而冷空气通过风机的右侧排出装置。 四、实验步骤 需测量水蒸气进口温度，出口温度，冷空气进口温度，出口温度，冷空气的体积流量以及紫铜管的长度及管径。前四项通过仪表读数可获得，冷空气进口温度可以由另外一块仪表盘读数计算可获得。紫铜

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=ARe m Pr0.4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=BRe m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

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； 5—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； 孔板流量计测量空气流量 空气压力 蒸汽压力 空气入口温度 蒸汽温度 空气出口温度

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=ARe m 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=BRe m 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=CRe m Pr n Gr l （1） 式中C 、m 、n 、l 为待定参数。 参加传热的流体、流态及温度等不同，待定参数不同。目前，只能通过实验来确定特定 范围的参数。本实验是测定空气在圆管内作强制对流时的对流传热系数。因此，可以忽略自然对流对传热膜系数的影响，则Gr 为常数。在温度变化不太大的情况下，Pr 可视为常数。所以，准数关联式（1）可写成 Nu ＝CRe m （2） Re 4 du V d ρ ρ π μ μ == 其中： , 500.02826W/(m.K)d Nu αλλ = =℃时，空气的导热系数

总传热系数的测定.doc(实验)

总传热系数测定实验 一、实验目的 1． 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型； 2． 测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数； 二、基本原理 在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下公式： V ρC P (t 2-t 1)=K A m t ? 其中： V ：空气体积流量，m 3/s A ：内管的外壁的传热面积，m 2 ρ：空气密度，kg/m 3 C P ：空气平均比热，J/(kg ℃) t 1、t 2：空气进、出口温度，℃ T 1、T 2：蒸汽进、出口温度，℃ m t ?：对数平均温差，℃ 1 2211221ln ) ()(t T t T t T t T t m -----= ? 若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 以及水蒸气温度T 1、T 2，即可计算实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数。 三、实验装置与流程 实验装置如下图

水蒸气～空气换热流程图 来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机的风进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。 2．设备与仪表规格 （1）紫铜管规格：直径φ21×2.8mm，长度L=1000mm （2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm （3）压力表规格：0～0.1MPa 四、实验步骤与注意事项 1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。 2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里冲有一定量的空气。 3．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。 4．在做实验前，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。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。 5．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐通入换热器中，

传热分系数

传热分系数 又称传热膜系数、给热系数或放热系数，是衡量对流传热强弱程度的一个参数，是流体在单位时间内，在单位温度差推动下，经单位传热面积所传递的热量。传热分系数与传热面积乘积的倒数为对流传热的热阻，有时亦以传热分系数的倒数表征对流传热的热阻。 传热分系数与传热时有无相变、流体流动状况、固体壁面结构和尺寸以及流体本身的物性（如热导率、粘度、密度、比热容）等有关（见表一些传热分系数的大致范围）。有相变对流传热的传热分系数，通常比无相变对流传热时的大得多。提高传热分系数，是研究对流传热的目标之一。 工程上求取传热分系数的常用方法，是用相似论或因次分析来确定与对流传热过程有关的无因次数群，如普朗特数Pr 、雷诺数Re 和努塞尔数Nu 等,然后通过实验求得它们之间的关系。传热分系数a 则可以由下式算出： Nu · L a λ= 式中λ为流体的热导率;L 为传热面的几何特征长度；Nu 为努塞尔数，它是反映对流传热强弱的一个无因次数群（即无量纲参数），其表达式为： λaL = Nu 此表达式也可改写成为： *//Nu a a L a == λ 式中a *为一虚拟量，相当于传热过程仅以热传导方式进行时的传热分系数。从上式可看出努塞尔数的物理意义。 当湍流流动的流体与一定几何形状的换热面进行无相变对流传热时，努塞尔数是雷诺数和普朗特数的函数，即： Nu ＝f(Re ，Pr) 这是由于这种对流传热过程的强弱程度取决于速度场与温度场,而速度场特性取决于雷诺数,普朗特数又决定速度场与温度场间的关系。传热过程的实验研究结果，通常用这个函数关系式来关联，并应用于传热设备的设计计算中。例如在圆管内作湍流流动的流体与管壁进行对流换热时，有如下经验关系： Nu ＝0.023RePr b 式中指数b 的数值，在流体加热时为0.4，在流体冷却时为0.3。算出Nu 后,就不难求出传热分系数。由于建立此式时所用的流体物性都是按照流体进出口温度的算术平均值求得的，因此应用此式时也应参照这一规定确定物性参数。此平均温度称为定性温度。使用这类经验式时，必须注意关于定性温度和特征长度的规定，且经验式只能在建立此式的实验范围内应用。 此外，按边界层理论得出的解析解或数值解以及三传类比的规律，也可用以求得传热分系数。

传热膜系数的测定[1]

传热膜系数的测定 一、实验目的： 1. 掌握空气对壁传热膜系数的测定方法； 2. 学会传热膜系数测定实验数据的处理方法； 3. 了解影响对流传热系数的因数和强化传热的途径。 二、实验原理： 在生产和科研中经常采用间壁式换热器来进行物料的冷却和加热。对于一定结构的换热器，如何强化传热过程，除了设法增大传热推动力之外，就只有提高总传热系数。总传热系数的估算公式可写为： o i 1so b si 1 R R 1 K αλ α+ +++= （1） 由上式可见，要提高K 值，就必须减少各项热阻。但因各项热阻所占的比重往往不同，因此应设法减少对K 值影响较大的热阻。 本实验以套管换热器为例，内管走热空气，对管外的水加热，空气侧热阻所占比重较大，实验目的是测定空气侧对流传热膜系数。并验证准数关联式。 影响对流传热过程的因数极多，目前尚不能通过解析法获得对流传热膜系数的理论关系式，必须用实验加以测定。为了减少实验工作量，通过因次分析将主要因数组成若干无因次数群（准数）,在此基础上组织实验并经过数据处理得到相应的关系式。园管内不发生相变流体，在强烈湍流条件下，忽略自然对流的影响，则： c r b e o u P R a N = （2） 式中：λ α= d N u ——努塞尔准数（Nusselt ） α ——— 对流传热膜系数， W/（C m 2 ） d ——— 管径 m λ ——— 空气导热系数 w/（m.C ） μ ρ= du R e 雷诺准数（Rernolds ） 雷诺数中：μ、ρ为空气定性温度下粘度（Pa,S ），密度（kg/3m ） 2 S d 785.0V u =. s V 可由空气转子流量计读数经换算获得。 λ μ= p r C P ——普兰特准数（Prantl ）

多态气固相流传热系数测定

验一多态气固相流传热系数测定 实验目的 实验原理 自然界和工程上，热量传热的机理有传导、对流和辐射。传热时可能有几种机理同时存在，也可能以某种机理为主，不同的机理对应不同的传热方式或规律。本实验将一直经为20mm温度为T0的小钢球，置于温度为恒定Tf的周围环境中，由于Tf不等于T0，小球必要受到加热或冷却而温度变为T，在传热过程中，小球的温度显然随时间而变化，这是一个非定态导热过程。在实验中所用钢球体积非常小，而导热系数又比较大，课可以认为钢球不存在温度梯度，整个球体内温度是均匀一致的，于是根据热平衡原理，球体热量随时间变化应等于通过对流换热向周围环境的散热速率。 通过实验可测得钢球在不同环境和流动状态下的冷却曲线，有温度记录仪记下T-t的关系，可计算得出a 和Nu的值。 对于气体在20

传热的量纲分析法

对流传热系数：() t g c l u f p ?=βρρλμα,,,,,, i f p e d c b a t g c l u K )(?=βρρλμα ①流体的速度：u 单位：s m 量纲：[1-LT ] ②设备的特性尺寸：l 单位：m 量纲：[L ] ③流体的黏度：μ 单位：s m kg m s s m kg s m N s Pa ?=??=?= ?2 22 量纲：[11--T ML ] ④流体的热导率：λ 单位：K s m kg K m s m s m kg K m s m N K m s J K m W ??=???=???=??=?3 2)( 量纲：[1 3--θ MLT ] ⑤流体的密度：ρ 单位：3 m kg 量纲：量纲：[3 -ML ] ⑥流体的定压比热容：p c 单位：K s m K kg s m m kg K kg J ?=????=?222)( 量纲：[1 22--θT L ] ⑦单位体积流体的升浮力：t g ?βρ 单位： 2 2231s m kg K K s m m kg ?= 量纲：[2 2--T ML ] ⑧对流传热系数：α 单位：K s kg K m s m s m kg K m W ?=???=?3 222 )( 量纲：[13--θMT ] i f p e d c b a t g c l u K )(?=βρρλμα 13--θMT =a LT ）（1-b L c T ML )(11--d MLT )(13--θe ML )(3-f T L )(122--θi T ML )(22-- 等号两边量纲一致原则 M i e d c +++=1 T i f d c a 2233-----=- θ f d --=-1 L i f e d c b a 2230-+-+-+= 选 i f a ,,为已知量，用于表示其他另4个变量 i a e f d i a f c i a b +=-=--=-+=1213 i f p a t g l c Lu K l ??? ? ?????? ? ????? ? ??'=22 3μβρλμμρλα

空气 水蒸气对流给热系数测定实验报告

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?，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， ()()() 2 211 2211ln 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，

()()() 2 21 12211ln 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， ()() 1 221 1221m t T t T ln t T t T t -----= ? （4－4） 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， ()()M W 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?2。 然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。 由式（4－1）得， ()m p t A t t c m K ?-= 1222 （4－6） 实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()212 1 t t t += 平均下冷流体对应的2p c 、换热面积