《气-汽对流传热系数的测定》实验
一、仪器设备简介
流程如图，冷空气由风机13，经孔板流量计11计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。

空气被加热后，排入大气。

空气的流量可用控制阀9调节。

1
、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀 6、套管换热器 7、放气阀 8、冷凝水回流管 9、空气流量调节阀
10、压力传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机
二、试验目的、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联式中的系数A 和指数m 、n 的方法。

3、通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

三、实验原理及步骤
1、实验原理：
对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：
Nu=A·R e m ·P r n ·G r p
对于强制湍流而言，G r 准数可以忽略，故
Nu=A· R e m ·P r n
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R e m 和P r 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，既得到直线方程：
lg(Nu/P r 0.4)=lgA+mlgR e
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带入方程式中，则可得到系数A ，即
A=Nu/(P r 0.4·R e m )
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，可以得到最佳关联式。

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：
R e=duρ/μ, P r=cpμ/λ, Nu=αd/λ
实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。

根据定性温度（空气进出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。

同时，有牛顿冷却定律，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：
Q=α·A·Δt m
式中：
α——传热膜系数，[w/m2·℃]被加热流体体积流量，m3/s
Q——传热量，[w]
A——总传热面积，[m2]，A=πd i l
Δt m——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：
Q=W·C p(t2-t1)/3600=ρ·V C p(t2-t1)/3600
式中：
w——质量流量，[kg/h];
C p——流体定压比热，[J/kg℃];
t2、t1——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/h]。

流量测量：测定孔板压降R(Pa)，查孔板Q—R流量曲线。

2、实验步骤：
（1）实验开始前，先弄清配电箱上个按钮与设备的对应关系，以使正确开启按钮。

（2）检查蒸汽发生器中水位，使其保持在水罐高度的1/2—2/3。

（3）打开总电源开关，看其是否正常。

（4）实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生气的加热电源，打开放气阀排气。

（5）将空气流量控制在某一值，待数值稳定后记录（温度值和压差计读数）。

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：
①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。

②调解空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，压差计读数不应从0开始。

实验中要合理取点，以保证数据点均匀。

③每改变一个流量后，等读数稳定后再测取数据。

④排除空气等不凝性气体，实验过程中定期排放。

⑤开风机前先开旁路阀值最大，风机不要在出口阀关闭下长时间运行。

四、基本要求
1、每组五个学生要分工协调配合进行实验。

2、掌握对流传热系数的测定方法；用测定的对流传热系数数据检验通用的对流传热准数关联式；了解通过实验得到描述过程规律经验公式的方法；了解强化传热过程的措施。

五、实验内容、重点、难点
1、实验内容：掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法.
2、重点：通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

难点：分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

六、实验报告的基本要求
1、实验数据：
（1）确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n；
（2）求出传热膜系数α及传热系数K。

七、成绩评定
1、成绩评定方法：
(1)、正常情况下的学生的实验成绩应按学生的实验操作、纪律、实验报告三个方面
（2）、实验成绩按优、良、中、及格、不及格评定，
（3）、有下列情况之一者，没有实验成绩或成绩不及格。

A、不参加实验者；
B、没有完成实验报告者；
C、报告内容过于简单、错误显著者；或抄袭者。

（4）、课内实验，其学生的实验成绩可视为平时（作业）成绩。

2、评定标准：
（1）、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准内容翔实、语言规范；问题分析透彻、明了；对实验掌握好。

可给优；
（2）、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准、内容翔实、语言规范；问题分析比较透彻、；对实验掌握较好。

可给良；
（3）、操作较认真、无误；较遵守纪律；实验报告符合要求、内容翔实；有问题分析；对实验掌握尚可。

可给中；
（4）、操作基本认真；较遵守纪律；实验报告格及内容尚可；问题分析简单；对实验掌握一般。

可给及格；
（5）、操作不认真；实验报告格及内容简单、语言规范；问题分析差；对实验掌握不好。

不及格。