d － 换热管内径，m；
? － 流体的导热系数，W / (m ? ℃)； u － 流体在管内流动的平均速度，m / s； ? － 流体的密度，kg / m3； ? － 流体的粘度，Pa ? s； cp － 流体的比热，J / (kg ?℃)。
对于空气在管内强制对流被加热时，可将式（9）改写为，
0.80.81????????20.023?4?11??????令， m?0.023?4?0.8??211.8??d2???2Pr20.4??qm2??? （10） ?1.8?d2 （11）
??21?? X??2Pr20.4??qm2??? （12） ?0.8 Y?1?2 （13）
C?RS2?bd2dd?RS12?2 （14） ?dmd1?1d1则式（7）可写为，
Y?mX?C （15）
当测定管内不同流量下的对流给热系数时，由式（14）计算所得的C值为一常数。管内径d2一定时，m也为常数。因此，实验时测定不同流量所对应的t1、t2、T1、T2，由式（4）、（6）、（12）、（13）求取一系列X、Y值，再在X～Y图上作图或将所得的X、Y值回归成一直线，该直线的斜率即为m。任一冷流体流量下的给热系数?2可用下式求得，
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?2Pr20.4?qm2??? ?2????? （16） m?2?3． 冷流体质量流量的测定
用孔板流量计测冷流体的流量，则，
0.8m2??V (17)
式种，V 为冷流体进口处流量计读数，ρ为冷流体进口温度下对应的密度。
4．冷流体物性与温度的关系可从《化工原理》教材附录查取。
三、实验装置与流程
1．实验装置
实验装置如图2所示。
图2 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环隙，与来自风机的空气在套管换热器内进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板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φ21×2.5mm，长度L=1000mm （2）外套不锈钢管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm （3）压差变送器：BP800 1KPa （4）智能温度、流量显示仪
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（5）压力表规格：0～0.1MPa
四、实验步骤
1、 关闭蒸汽发生器排污阀，打开进水阀，检查水箱是否储满水，如是，打开电源开关。 2、 打开控制台上的总电源开关，蒸汽发生器电源开关，打开仪表开关，使仪表通电预热。 3、 打开控制台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开阀4，让套管换热器里充有一定量
的空气。
4、 打开阀1，注意开度适中，开度太大会使换热桶中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热玻璃管
里的蒸汽压力增大而导致玻璃管炸裂。
5、 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。具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门3，打开装置下面的排冷凝水阀门2，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2，可进行实验。
6、 刚开始通入蒸汽时，要仔细调节阀3的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷
态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。 7、 当一切准备好后，打开蒸汽进口阀3，蒸汽压力调到0.01Mpa，并保持蒸汽压力不变。 （可
通过调节不凝性气体排除阀以及阀3开度来实现。）
8、 手动调节空气流流量时，可通过调节空气的进口阀4，改变冷流体的流量到一定值，也可
通过仪表台上的变频器手动调节旋钮调节变频器的频率改变流量。在每个流量条件下，均须待热交换过程稳定后方可记录实验数值，一般每个流量下至少应使热交换过程保持15分钟方为稳定；改变不同流量，记录不同流量下的实验数值。自动档时可通过软件设置变频器的频率改变变频器的频率来改变转速。
9、 记录8～10组实验数据，完成实验，关闭蒸汽进口阀3与空气进口阀4，关闭仪表电源、
巡检仪电源及电动调节阀或风机电源。 10、 关闭蒸汽发生器。 注意事项
1、 先打开排冷凝水的阀1，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，开的太
小会使换热玻璃管里的蒸汽压力增大而玻璃管炸裂。
2、 一定要在套管换热器内管输以一定量的空气后，方可开启蒸汽阀门，且必须在排除蒸汽管线
上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。
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3、 刚开始通入蒸汽时，要仔细调节阀3的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷
态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。 4、 操作过程中，蒸汽压力一般控制在0.05MPa（表压）以下，否则可能造成玻璃观察孔爆裂和
填料损坏。
5、 确定各参数时，必须是在稳定传热状态下，随时注意惰性气体的排空和压力表读数的调整。
五、实验数据记录
空气—水蒸汽换热，孔板流量计测流量
l= m， d2= m，t0= ℃，p0= Pa
q ,m3 / s
T1，℃ T2，℃ t1，℃ t2，℃ 六、实验数据处理
依据冷流体进口温度从《化工原理》教材附录中查取其密度，计算qm2，依据冷流体进出口温度平均值查取密度、粘度、比热容、导热系数、普朗特数，计算?tm、K、Re、Nu、?，并把数据处理结果列表。
七、实验报告
1、将两种数据处理方法求出的冷流体给热系数值列表比较，计算各点误差，并分析讨论。 2、冷流体给热系数的准数式：Nu/Pr0.4?ARem，以lnNu/Pr验数据作图拟合曲线方程，确定式中常数A及m。
3、将两种方法处理实验数据的结果标绘在图上，并进行比较。
?0.4?为纵坐标，ln?Re?为横坐标，由实
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八、思考题
1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?
2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别
表示什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。
3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？
如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
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