/℃
t1/℃ t2/℃ /kpa
/kpa
64.1 101.1 100.1 4.25
65
101
100.1 3.63
65.1 101
100.2 3.04
64.8 101
100.2 2.51
64.4 101.3 100.3 2.03
64.3 101.1 100.4 1.57
1.91
64.2 101.1 100.4 1.09
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。风机采用 XGB 型漩涡气泵，最大鸭梨 17.50kPa，最大流量 100 m3/h。 2.采集系统说明 （1）压力传感器
本实验装置采用 ASCOM5320 型鸭梨传感器，其测量范围为 0—20kPa。 （2）显示仪表
本实验中所有温度和压差均由人工智能仪表读取，测量点分别为：孔板压降， 进出口温度，壁温。 3.流程说明
数
u（m/s） ΔTm
α
50.628978 49.287322 134.9772
46.496335 48.359603 126.47132 42.249432 48.64762 117.68623
38.097191 49.408586 108.85829
33.971678 50.416086 98.667424 29.570247 51.759151 92.778095
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
Re
du
，
Pr
Cp
，
Nu
d
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△tm 式中 α——传热膜系数，W/(m2.℃)；
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： Nu ARem Prn Gr p
空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量 Vs 与孔板流量计压差△p 的关系
式为
Vs=26.2△p0.54 式中△p——孔板流量计压降，kPa； Vs——空气流量，m3/h。
四． 实验流程示意图
1.设备说明 本实验空气走内管，蒸汽走环隙。内管为黄铜管，其管径为 Ф(25×2)mm，
有效长度为 1.25m。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻和热电偶测得。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。
Q——穿热量，W；
A——总传热面积，m2；
△tm ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。 穿热量可由下式求得
Q Wc p (t2 t1 ) / 3600 Vsc p (t2 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； Vs——流体体积流量，m3/h；
24.28172 52.546645 79.155254 19.264097 52.688177 65.43167
14.131281 52.654188 50.210475
Nu
95.72206059 89.49033723 83.33951784 77.26007632 70.19320132 66.29137575 56.70004953 46.9131667 36.01899198
W/m.K
对数平均温差计算:
△tm=(TW 1
tW 1) (TW 2 tW 2) ln(TW 1 tW 1 )
(101.1
35.6) (101.1 ln(101.1 35.6)
64.1)
49.85 ℃
TW 2 tW 2
101.1 64.1
传热系数:
1
C PqV Atm
C PqV dltm
Re
Pr
Nu/Pr0.4
59274.08487 54185.33911 49379.29316 44813.69966 40223.37152 35501.02014 29380.85022 23407.09491 17230.31672
0.698196309 0.698153711 0.698168724 0.69821139 0.698256774 0.698340538 0.698389098 0.698407051 0.698417324
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。
定性温 度
Δtm/℃
58.3 59.65 59.8 59.35 58.7 57.95 57.35 56.75
密度
ρ（kg/m3）
1.1406 1.13535 1.13605 1.14025 1.14585 1.15215 1.1581 1.16475
黏度
μ（Pa.s）
0.000020015 2.00825E-05 0.00002009 2.00675E-05 0.000020035 1.99975E-05 1.99675E-05 1.99375E-05
流程图如下：
8
6 5
11 1
12
10
7
4
3 9
2
13
1
1、风机 2、孔板流量计 3、空气流量调节阀补水口 4、空气入口
测温点 5、空气出口测温点
6、水蒸气入口壁温 7、套管换热器 8、放气阀 9、冷凝液回流管
10、蒸汽发生器
11、补水漏斗
、
Байду номын сангаас12、补水阀
13、排水阀
五、 实验操作要点
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。 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(10 组数据)，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。
1.34
64.6 101
100.4 0.71
0.86
65.2 100.9 100.4 0.4
0.54
频率 f
50 45 40 35 30 25 20 15
传热膜系数测定原始数据表（加混合器）
T 进口 T 出口 壁温
壁温 △p 孔
/℃
/℃
t1/℃ t2/℃
/kpa
37.4 79.2 101
100.1 1.66
六、实验数据处理 1. 原始数据记录如下
频率 f
50 46 42 38 34 30 25 20 15
T 进口 /℃
35.6 36.4 35.7 34.3 32.9 29.7 27.9 26.8 25.8
传热膜系数测定原始数据表(直管传热)
d=0.02m,l=1.25m
T 出口 壁温
壁温 △p 孔 △p 管
0.0282019
雷诺数 Re du
0.020 1.1469 50.63 1.9593 10 5
59274.08
Nu Pr0.4
95.72 0.69820.4
110.51
强化后相关数据处理
强化后传热膜系数测定计算数据表（物性计算）
热导率
λ （W/m.K) 0.028827 0.028927 0.028938 0.028905 0.028857 0.028801 0.028757 0.028713
110.51495 103.32269 96.220327 89.199077 81.038051 76.529721 65.455246 54.156589 41.580102
传热系数相关计算（以第一组数据为例）：
空气定性温度：t= t1
2
t2 = 35.6
2
64.1
49.85
= 流量计算: qv 26.2P 0.54 26.2 4.250.54 57.23099725m3/h
边取对数，得到直线方程为 lg Nu lg A m lg Re Pr 0.4 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 Nu
A Pr0.4 Rem
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。