江    苏    大     学

实 验 报 告

系别  食品科学与工程  班级    1002班          

姓名  侯倩            学号  3100901034      教师评定 ：                    

                                                                           

     

实验五传热试验

一、实验目的

1、  了解换热器的结构及用途。

2、  学习换热器的操作方法。

3、  了解传热系数的测定方法。

4、  测定所给换热器的换热系数。

5、  学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。

二、实验原理

根据传热方程，只要测得传热速率Q、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K，只要测出空气的进出口温度、自来水进出温度及水和空气的流量即可。

在工作过程中，如不考虑热量损失，则加加热空气放出的热量Q₁与自来水得到的热量Q₂应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，以实验Q₂为准。

三、实验流程及设备

本实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。空气走管程，水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。

 

                       

                      传热系数K测定实验流程图

 四、实验步骤及操做要领

 1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。

 2、在实验开始时，先开水路，在开气路，最后再开加热器。

 3、控制所需的气体和水的流量。

 4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度,记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数。重复一次。

 5、保持空气流量不变，改变自来水的流量，重复第4步。

 6、保持第4步的流量，改变空气的流量，重复第4步。

7、实验结束后，关闭加热器，风机和自来水阀门。

五、实验数据记录和处理

1.设备参数和有关常数

管长   1   m；         空气温度  20    ℃ ；    

大气压 0.101325  MPa；  转子材料  玻璃   ；

 换热流型  错流   ；     换热面积  0.4   m²

2.实验数据记录表

3．数据处理表

以序号1为例写出计算过程：

空气流量=16m³/hm³/s

水流量=1203600s/h=0.0333kg/s

水的算数平均温度=（19.1+22.2）2=20.65℃

水的比热4810J/kg

传热速率==W_水CΔt=0.03334180（22.2-19.1）=431.93J/s

对数平均温差===17.66℃

换热面积S=0.4m²

传热系数K==61.16W/m²K

K的平均值===62.18W/m²K

六、实验结果及讨论

1、求出换热器在不同条件下的传热系数。

答案见五实验数据处理。

2、对比不同操作条件下的传热系数，分析数值，你可得出什么结论？

答： 对比以上图表中的传热系数数值，可得出传热系数的大小与热流体、冷流体的流量大小有关，流量越小，传热系数值越小。

3、转子流量计在使用时应注意什么问题？ 如何校正读数？

答：指针的抖动，应注意不要让转子碰到壁。

读转子最大截面处所对应的刻度。

4、针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？

 答：除垢；提高传热阻力大的一侧的流体流速，降低传热阻力小的一侧的流体流速。

5、逆流换热和并流换热有什么区别？ 你能用实验装置加以验证吗？

答：逆流换热时热流体和冷流体的流动方向相反，而并流换热则相反；

换热效率逆流换热高于并流换热。

能，将挡板去掉，分别以逆流和并流的方式进行实验，测出?t，由于逆流时的?t较并流时的?t大，所以可验证。

6、传热过程中哪些因素可以调动？

答：空气流量，水流量，空气加热器的功率，风机。

7、该实验的稳定性受哪些因素的影响？

答：空气和蒸汽的流向；

    冷凝水不及时排走；

蒸汽冷凝过程中，存在不冷凝气体，对传热的影响。 

8、你能否对此实验装置作一些改进，使之能用于空气一侧对流传热系数的测定？

答：加一个温度计，测壁面温度。

 

第二篇：实验四传热综合实验 改

实验4 空气对流传热系数测定

一、实验目的

(1) 测定套管换热器总传热系数；

（2）测定空气在圆形直管内作强制湍流流动的传热系数；

（3）将实验数据整理成经验方程式。

二、实验原理

（1）测定总传热系数；

依据传热速率基本方程式，，有

                         （）   （3-12）

实验时，若测定出传热速率及平均传热温差，就计算出值。

①传热速率

本实验系水与空气间换热，如果忽略器壁热损失，根据热量衡算，得：

                              （3-13）

式中：—热流体、冷流体质量流量，；

      —热流体、冷流体定压热容，；

      —热流体进、出口温度，；

       —冷流体进出口温度，。

空气质量流量可由体积流量换算，即：

                                       （3-14）

                                       （3-15）

式中：—进口空气密度，；

—当地大气压，；

—流量计前空气的表压，；

—流量计前空气的温度，℃。

    ②传热平均温度差

                                               （3-15）

    ③传热面积

                                                              （3-16）

    (2)测定空气与管壁的对流传热系数

在空气-水换热系统中,若忽略管壁及垢层热阻,则总热阻与各层对流传热热阻间的关系可简化为：

             

                  （3-17） 
由于水側对流传热系数远大于空气側，即，故：

                                                            （3-18）

    （3）求与间的函数关系

从因次分析知，流体在管内强制湍流时的因次方程如下：

                                                 （3-19）

或                                           （3-19a）

式中：—空气对流传热系数，；

      —换热管外径，；

      —空气平均速度，；

      —空气在定性温度下的导热系数，；

—空气在定性温度下的密度，；

—空气在定性温度下的粘度，；

—空气的定压比热，

、—待定特性系数及指数。

     本实验中的空气处于冷却过程，故，于是式3-19可简化为：

                                                        （3-30）

上式两端取对数，得：

                                              （3-30a）

    在双对数坐标中以对作图得一直线，由直线斜率和截距求解及，从而确立与、间的经验公式。

三、实验装置及流程 

    本实验装置流程如图1所示。

图1传热系数测定实验设备及流程

四、操作步骤

1、准备阶段

检查所有仪表、设备是否处于正常状态，开启电源开关，查看所有仪表是否上电，指示是否正常。将各阀门顺时针旋转操作到关的状态。检查孔板流量计正压阀和负压阀是否均处于开启状态（实验中保持开启）。调节温度控制仪的设定温度到指定值。

2、实验阶段

本设备可进行并流和逆流换热过程，两个过程基本操作相同，下面以并流操作说明。

（1）启动热风机C602，调节风机出口流量为某一实验值，开启C602热风风机出口阀VA05，列管式换热器E603热风进、出口阀和放空阀（VA13、VA16、VA18),启动热风加热器E605，控制热空气温度稳定在～80℃，对设备预热一段时间。

注意:当流量FIC602≤20%时禁止使用热风加热器，而且，风机运行时，尽量调到最大功率运行。

（2）依次开启列管式换热器冷风进、出口阀（VA08、VA11），热风进、出口阀和放空阀（VA13、VA16、VA18），关闭其它与列管式换热器相连接管路阀门。启动冷风风机C601，调节其流量FIC601为某一实验值，开启冷风风机出口阀VA04，开启水冷却器E604冷风出口阀VA07，自来水进出阀（VA01、VA03），通过阀门VA01调节冷却水流量，通过阀门VA06控制冷空气温度TI605稳定在～30℃。

（3）调节热风进口流量FIC602为某一实验值、热风加热器出口温度TIC607（控制在～80℃）稳定，调节热风电加热器加热功率，控制热风出口温度稳定。待列管式换热器冷、热风进出口温度基本恒定时，可认为换热过程基本平衡，记录相应的工艺参数。

（4）以冷风或热风的流量作为恒定量，改变另一介质的流量，从小到大，做3-4组数据，做好操作记录。

3、实验结束

停止热风加热器，继续大流量运行冷风风机和热风风机，当冷风风机出口总管温度接近常温时，停冷风、停冷风风机出口冷却器冷却水；当热风加热器出口温度TIC607低于40℃时，停热风风机。装置系统温度降至常温后，关闭系统所有阀门，切断控制台、仪表盘电源，清理现场。

五、数据记录及处理

表1 实验数据记录表

传热面积     m²      换热管外径   m

表2 实验数据处理表

六、实验报告

（1）在双对数坐标图中绘制关系曲线；

（2）整理出流体在圆形直管内作强制湍流流动的对流传热系数半经验公式；

（3）将整理出的半经验公式与教科书的公认计算式比较。

七、思考题

（1）测定总传热系数K需要哪些数据?

  （2）为什么本装置的总传热系数K近似等于空气側的对流传热系数？

（3）空气温度、压力、流速对值有何影响？

（4）流量大小对实验结果有何影响？