100.3 100.3
100.4 100.3
100.6 100.3
100.5 100.3 100.4 41.2 69.1 55.15 0.87
100.5 100.3 100.4 39.6 68.9 54.25 0.71
100.5 100.3 100.4 38.1 69.1 53.6 0.51
100.6 100.4 100.5 36.8 69.3 53.05 0.34
Nu 55.3354 64.0242 0.4 pr 0.69446 0.4
计算结果如下：
5
传热膜系数测定实验
表 3：直管传热计算结果
/ Kg / m 3
1.0643 0.0289 2.01E-05 0.6945 40.0041 36.7363 251.0448 79.9425 55.3354 34485 64.0242 1.0816 0.0285 1.98E-05 0.6955 44.5558 21.7761 192.6587 55.0826 38.6172 21034 44.6555
Pr 0.7063 2 10 4 t C p 1.005KJ ( Kg K ) 1
以表 1 中第一组数据为例：
△tm =
(100.3 47.7) (100.3 70.7) （tw t1 ) (tw t2 ) ℃= 40.0040 ℃ (tw t1 ) (100.3 47.7) ln ln (tw t2 ) (100.3 70.7)
五、操作要点
1、实验开始前，先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮。 2、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的 1/2~2/3。 3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同） 。 4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生器的加热电源， 打开放气阀。 5、将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后，记录数据，改变空气流量(8~10 次)， 重复实验，记录数据。 6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。 注意： a．实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管；过低，则 可能烧毁加热器。 b．调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔流压差读数不应从 0 开始， 最低不小于 0.2KPa。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。 c ．切记每改变一个流量后，应等到读数稳定后再测取数据。 六、数据处理 原始数据： 表 1.直管传热数据记录表 壁温 tw1/℃ 壁温 tw2/℃ 平均壁温 tw/℃ 进口温度 t1/℃ 出口温度 t2/℃ 空气平均 温度 t/℃ 孔板压降 △p/kPa
/ W /( m K )
/ Pa s
Pr tm/℃
Vs / m 3 / h
Q/ J /s
/ W m 2 K 1
Nu
Re Nu/Pr0.4
/ Kg / m 3
100.6 100.2 100.4 39.8 75.8 57.8 1.56
100.6 100.3 100.45 41.2 77.1 59.15 1.28
100.6 100.4 100.5 41.6 78.1 59.85 1.01
100.6 100.4 100.5 41 79 60 0.82
100.7 100.3 100.5 40.1 79.2 59.65 0.65
100.7 100.3
100.8 100.3
100.9 100.3 100.6 34.9 79.7 57.3 0.28
100.5 100.55 38.7 79.3 59 0.54 37.6 79.5 58.55 0.43
(1.71 0.005t ) 10 5 Pa s (2.4513 0.0074t ) 10 2 w /( m k )
2
传热膜系数测定实验
Q—传热量，W； A —总传热面积，m2 ；
t m —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： Q Wc p (t 2 t1 ) / 3600 Vs c p (t 2 t1 ) / 3600 式中 W—质量流量，kg/h； cp —流体的比定压热容，J/(kg.℃)； t1 ,t2 —流体进、出口温度，℃； ρ—定性温度下流体密度，kg/m3 ； V s —流体体积流量，m3 /h； 空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量 V s 与孔板流量计压降△p 的关系式为

Q 251.0448 79.9425 w m -2 K 1 At m 3.14 0.02 1.25 40.0040
Nu
Re
d 79.9425 0.02 55.3354 0.0289
du


4q m 4 Vs 4 1.0643 36.7363 34485 d 3600d 3600 3.14 0.02 2.01 10 -5
1.0708 0.0288 2.00E-05 0.6948 41.7703 31.4203 233.8684 71.3237 49.6046 29811 57.3813 1.0839 0.0285 1.98E-05 0.6956 45.0357 18.2133 170.8455 48.3256 33.9372 17658 39.2408
100.6 100.4 100.5 36.1 69.8 52.95 0.24
100.3 100.35 100.45 47.7 70.7 59.2 1.87 44.9 69.8 57.35 1.4 42.9 69.2 56.05 1.2
4
传热膜系数测定实验
表 2.强化传热数据记录表 壁温 tw1/℃ 壁温 tw2/℃ 平均壁 温 tw/℃ 进口温 度 t1/℃ 出口温度 t2/℃ 空气平 均温度 t/℃ 孔板压降 △p/kPa 数据处理： 已知公式： 0.7063 2 10 4 t kg / m 3
Q VsC p (t2 t1 ) / 3600 、 Q
At m
、 Nu
d 、 du ， 这 样 即 可 得 到 Re
lg( Nu / Pr 0.4 )与lg Re 的关系，再利用图解法或最小二乘法拟合出 m、lgA。这样就能得出
传热膜系数的半经验关联式。
二、目的及任务
3
传热膜系数测定实验
1、蒸汽发生器 6、套管换热器 10、压力传感器 2、蒸汽管 7、放气阀 3、补水漏斗 8、冷凝水回流管 4、补水阀 5、排水阀
9、空气流量调节阀 13、风机
11、孔板流量计
12、空气管
本实验装置流程图如下所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量以后，进入换热器 内管（铜管） ，并与套管环隙中的水蒸气换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量由空 气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，再 由回流管返回蒸汽发生器。 放气阀门用于排放不凝性气体， 在铜管之前设有一定长度的稳定 段，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。
1.0753 0.0287 1.99E-05 0.6951 43.0699 28.9107 228.2539 67.5110 47.1105 27637 54.4880 1.0858 0.0284 1.98E-05 0.6957 45.5331 14.6319 144.1474 40.3283 28.3616 14231 32.7917
1.0785 0.0286 1.99E-05 0.6953 43.7782 24.3020 204.1360 59.4008 41.5476 23352 48.0490 1.0862 0.0284 1.97E-05 0.6957 45.4882 12.1231 123.8821 34.6928 24.4047 11798 28.2164
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 学 姓 级： 号： 名：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
同 组 人： 实验日期：
2010.12.6
传热膜系数测定实验
m 0.4 一、 报告摘要： 本实验通过对公式 Nu A Re Pr 的变形， 得 lg
Nu lg A m lg Re ， Pr 0.4
通过实验测得壁温 t w ；空气进出口温度 t1 、 t 2 ；孔板压降 p 。查表及由已知公式得到不同 温度下空气的密度 、黏度 、管壁材料的热导率 、普朗特数 Pr 、比定压热容 C p 。再 根 据 公 式 t m （ [ t w t1 ) (t w t 2 )] / ln[(t w t1 ) /(t w t 2 )] 、 Vs 26.2p 0.54 、
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
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： Nu
Vs 26.2p 0.54
式中△p—孔板流量计压降，kPa； V s —空气流量，m3 /h。
四、装置和流程
1、设备说明 本实验空气走内管，蒸汽走环隙（玻璃管） 。内管为黄铜管，其管径为 0.020m, 有效长度 为 1.25m。空气进、出口温度和壁温分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。测量空气进出 口温度的铂电阻应置于进、 出管的中心。 测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定 在管外壁的两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。 实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为 1.5kW。风机 3 采用 XGB 型漩涡气泵，最大鸭梨 17.50kPa，最大流量 100 m /h。 2、采集系统说明 (1) 压力传感器 本实验装置采用 ASCOM5320 型压力传感器，其测量范围为 0~20kPa。 (2) 显示仪表 在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表读取， 并实验数据的在线采集与控 制，测量点分别为：孔板压降、进出口温度和两个壁温。 3、流程说明