化工原理实验传热实验报告

传热膜系数测定实验（第四组）

一、实验目的

1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径

3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法

二、实验内容

1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1

2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’

3、回归α1和α1’联式Nu A Re Pr中的参数A、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失

二、实验原理

间壁式传热过程是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个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。

1）寻找影响因素

物性：ρ，μ ，λ，cp 设备特征尺寸：l 操作：u，βgΔT 则：α=f（ρ，μ，λ，cp，l，u，βgΔT） 2）量纲分析

ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]，λ[ML T-3 Q-1]，cp [L2 T-2 Q-1]，l[L] ，u[LT-1]， βgΔT [L T-2]， α[MT-3 Q-1]]

3）选基本变量（独立，含M，L，T，Q-热力学温度） ρ，l，μ, λ 4）无量纲化非基本变量

α：Nu＝αl/λ u: Re＝ρlu/μ cp: Pr＝cpμ/λ βgΔT: Gr＝βgΔT l3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化

lucp g tl3 2 l F 2 ,,

6）实验

Nu＝ARea Prb Grc

强制对流圆管内表面加热：Nu＝ARea Pr0.4 圆管传热基本方程： Q K1 A1

a

0.4

(T1 t2) (T2 t1)

K1 A1 tm

T1 t2ln

T2 t1

热量衡算方程：

Q qm1cp1(T1 T2) qm2cp3(t2 t1)

圆管传热牛顿冷却定律：

(tw2 t1) (tw1 t2)(T Tw1) (T2 Tw2)

2 A21

tw2 t1T1 Tw1lnlntw1 t2T2 Tw2

(T t) (Tw1 tw1) A2 A1

圆筒壁传导热流量：Q w2w2

ln(A2/A1)ln[Tw2 tw2)/(Tw1 tw1)]

Q 1 A1

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