化工原理实验总传热系数及热损失课件

化工原理实验总传热系数与热损失

11/23/2022化工原理实验总传热系数与热损失11/21/20221一、

实验目的及任务1、定裸管及保温管的热损失，比较二者大小。2、测定保温管保温材料（聚胺酯泡沫塑料）的导热系数λ。3、掌握管壁对空气自然对流传热膜系数的测定方法。4、熟悉几种蒸汽加热设备传热系数的简便测定方法，并比较它们的大小。11/23/2022一、

实验目的及任务1、定裸管及保温管的热损失，比较二者2二、基本原理工业生产中，若设备的外壁温度高于周围环境（大气）温度，则设备壁面将以对流和辐射方式向外散热，造成热损失。如果设备内为水蒸气冷凝，则只要测量设备内蒸汽的冷凝量即可算出热损失量。11/23/2022二、基本原理工业生产中，若设备的外壁温度高于周围环境3℃设蒸汽在其饱和温度℃下冷凝，产生凝液的体积为，密度为，在饱和温度下水蒸气的汽化潜热为，凝液温度也为则设备的热损失可由下式求得：11/23/2022℃设蒸汽在其饱和温度℃下冷凝，产生凝液的体积为，密度4对于置于大空间的小设备的自由放热情况而言，若其传热面积为，设备内蒸汽的温度为

℃，周围空气的温度为

℃，并假设保持不变，则其传热系数可按传热基本方程式求得，即：

11/23/2022对于置于大空间的小设备的自由放热情况而言，若其传热面积为5对于强制对流换热设备，其传热系数仍可用上式计算，但其中应为对数平均值，就本实验装置水或空气经套管换热而言=11/23/2022对于强制对流换热设备，其传热系数仍可用上式计算，但其中应6式中表示水（或空气）的出口温度，表示水（或空气）的进口温度，表示设备中蒸汽的饱和温度。计算热损失的对流辐射联合传热膜系数。可由下式求得：11/23/2022式中表示水（或空气）的出口温度，表示水（或空气）的进口温度7式中Q为按式1求得到热损失量，为设备的外壁面积，为壁温。为环境空气的温度。保温材料导热系数可由下式求得。

11/23/2022式中Q为按式1求得到热损失量，为设备的外壁面积，为壁温。8式中：--为保温层长度；--为保温层内表面温度；

--为保温层外表面温度

--为保温层的内半径；

--为保温层的外半径；

--通过壁面散失的热量可按式1求得11/23/2022式中：--为保温层长度；--为保温层内表面温度；--为保温9三、装置和流程

本实验装置如图5－1所示。设备共有五根传热管，管径为Φ34×4㎜，管长1000㎜，外套管管径为Φ60×3.5㎜。装置和流程见11/23/2022三、装置和流程本实验装置如图5－1所示。装置和流10图5—1热损失实验装置图123456789(1--4)10(1--4)111212121212111111111516171819水蒸气去地沟来自风管排入大气来自高位水槽去地沟1413数字表示11/23/2022图5—1热损失实验装置图123456789(1--4)10111.加热蒸汽调节阀;2.压力表；3.排水阀；4.翅片管（翅片为装）5.水夹套管；6.裸管；7.空气夹套管；8.保温管；9.（1～4）液封管；10.（1～4）量筒；11.（1～5）凝液收集阀；12.（1～5）不凝性气体排气阀；13.空气调节阀；14.水调节阀；15、16.U型压差计；17.保温瓶；18.转换开关；19.UJ36电位差计；20.铠装热电偶11/23/20221.加热蒸汽调节阀;2.压力表；12四、操作要点

1、在实验开始前必须掌握UJ－36电位差计的使用方法。2、调好冷却风速和水速：打开空气阀门13及水阀门14，参照压差—流速图，利用U型压差计15.16，使风速及水速保持在常用流速范围。3、调好蒸汽流量；11/23/2022四、操作要点1、在实验开始前必须掌握UJ－36电位差计的使13a）缓缓打开总蒸汽阀1，五根管子同时进气，打开排水阀3，排出气包内冷凝水，然后关闭。b）打开各个放气阀12，待空气排净后，再关小，但在整个实验过程中始终微开（以冒少量蒸汽为宜）。c）

细心地调节总蒸汽阀1，使各个U型液封管9内保持40～60㎜水柱的液封，（不允许有夹带蒸汽冒出），使之稳定片刻，即可测取数据。

11/23/2022a）缓缓打开总蒸汽阀1，五根管子同时进气，打开排水阀3，排出144、测定传热系数和热损失：用量筒10接取凝液，并用秒表记录时间。对空气套管每15分钟计量一次凝液量，水套管实验由于凝液量大，每2～3分钟计量一次。测量凝液温度、裸管壁温、保温管保温层里外温度、室内空气温度，重复两次。11/23/20224、测定传热系数和热损失：用量筒10接取凝液，并用秒表记15注意：为减少数据波动，实验时不得开启门窗和尽量减少在室内走动。5、实验结束停汽排净气包冷凝水，停空气、停水。并收拾整理现场，还清仪器设备，经导师允许后方可离开实验室。

11/23/2022注意：为减少数据波动，实验时不得开启门窗和尽量减少在16五、报告要求1、计算保温材料聚酯酯泡沫塑料的导热系数。

2、计算裸管道对流辐射联合传热膜系数，并于书中公式计算值进行比较。

3、计算空气套管，水套管道传热系数K并和经验数值进行比较。

11/23/2022五、报告要求1、计算保温材料聚酯酯泡沫塑料的导热系数174、比较保温管与裸管道热损失。5、实验结果讨论。分秒必争11/23/20224、比较保温管与裸管道热损失。分秒必争11/21/20218六、讨论题

1、在实验过程中为什么要保持排气阀12有少量蒸汽冒出？为什么液封管又不允许夹带蒸汽？2、在测定水套管或空气套管传热系数k值时，为什么要保持冷却水速和冷却风速恒定？3、所测同一管截面不同环向位置的壁温是否相同进？为什么？计算时应怎样去壁温？壁温应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么?

11/23/2022六、讨论题1、在实验过程中为什么要保持排气阀12有少量蒸汽194、你测得值与用教科书公式计算得的是否一致？分析一下出现差异的原因有哪些？

5、试比较几根实验室的传热系数Ｋ值，并从中体会出Ｋ值主要受哪些因素影响。

持之以恒11/23/20224、你测得值与用教科书公式计算得的20制作人杨小伟周坤

牛娅丽贾海峰单位九九化工系指导教师梁英华李国江谢谢使用11/23/2022制作人杨小伟周坤单位21化工原理实验总传热系数与热损失

11/23/2022化工原理实验总传热系数与热损失11/21/202222一、

实验目的及任务1、定裸管及保温管的热损失，比较二者大小。2、测定保温管保温材料（聚胺酯泡沫塑料）的导热系数λ。3、掌握管壁对空气自然对流传热膜系数的测定方法。4、熟悉几种蒸汽加热设备传热系数的简便测定方法，并比较它们的大小。11/23/2022一、

实验目的及任务1、定裸管及保温管的热损失，比较二者23二、基本原理工业生产中，若设备的外壁温度高于周围环境（大气）温度，则设备壁面将以对流和辐射方式向外散热，造成热损失。如果设备内为水蒸气冷凝，则只要测量设备内蒸汽的冷凝量即可算出热损失量。11/23/2022二、基本原理工业生产中，若设备的外壁温度高于周围环境24℃设蒸汽在其饱和温度℃下冷凝，产生凝液的体积为，密度为，在饱和温度下水蒸气的汽化潜热为，凝液温度也为则设备的热损失可由下式求得：11/23/2022℃设蒸汽在其饱和温度℃下冷凝，产生凝液的体积为，密度25对于置于大空间的小设备的自由放热情况而言，若其传热面积为，设备内蒸汽的温度为

℃，周围空气的温度为

℃，并假设保持不变，则其传热系数可按传热基本方程式求得，即：

11/23/2022对于置于大空间的小设备的自由放热情况而言，若其传热面积为26对于强制对流换热设备，其传热系数仍可用上式计算，但其中应为对数平均值，就本实验装置水或空气经套管换热而言=11/23/2022对于强制对流换热设备，其传热系数仍可用上式计算，但其中应27式中表示水（或空气）的出口温度，表示水（或空气）的进口温度，表示设备中蒸汽的饱和温度。计算热损失的对流辐射联合传热膜系数。可由下式求得：11/23/2022式中表示水（或空气）的出口温度，表示水（或空气）的进口温度28式中Q为按式1求得到热损失量，为设备的外壁面积，为壁温。为环境空气的温度。保温材料导热系数可由下式求得。

11/23/2022式中Q为按式1求得到热损失量，为设备的外壁面积，为壁温。29式中：--为保温层长度；--为保温层内表面温度；

--为保温层外表面温度

--为保温层的内半径；

--为保温层的外半径；

--通过壁面散失的热量可按式1求得11/23/2022式中：--为保温层长度；--为保温层内表面温度；--为保温30三、装置和流程

本实验装置如图5－1所示。设备共有五根传热管，管径为Φ34×4㎜，管长1000㎜，外套管管径为Φ60×3.5㎜。装置和流程见11/23/2022三、装置和流程本实验装置如图5－1所示。装置和流31图5—1热损失实验装置图123456789(1--4)10(1--4)111212121212111111111516171819水蒸气去地沟来自风管排入大气来自高位水槽去地沟1413数字表示11/23/2022图5—1热损失实验装置图123456789(1--4)10321.加热蒸汽调节阀;2.压力表；3.排水阀；4.翅片管（翅片为装）5.水夹套管；6.裸管；7.空气夹套管；8.保温管；9.（1～4）液封管；10.（1～4）量筒；11.（1～5）凝液收集阀；12.（1～5）不凝性气体排气阀；13.空气调节阀；14.水调节阀；15、16.U型压差计；17.保温瓶；18.转换开关；19.UJ36电位差计；20.铠装热电偶11/23/20221.加热蒸汽调节阀;2.压力表；33四、操作要点

1、在实验开始前必须掌握UJ－36电位差计的使用方法。2、调好冷却风速和水速：打开空气阀门13及水阀门14，参照压差—流速图，利用U型压差计15.16，使风速及水速保持在常用流速范围。3、调好蒸汽流量；11/23/2022四、操作要点1、在实验开始前必须掌握UJ－36电位差计的使34a）缓缓打开总蒸汽阀1，五根管子同时进气，打开排水阀3，排出气包内冷凝水，然后关闭。b）打开各个放气阀12，待空气排净后，再关小，但在整个实验过程中始终微开（以冒少量蒸汽为宜）。c）

细心地调节总蒸汽阀1，使各个U型液封管9内保持40～60㎜水柱的液封，（不允许有夹带蒸汽冒出），使之稳定片刻，即可测取数据。

11/23/2022a）缓缓打开总蒸汽阀1，五根管子同时进气，打开排水阀3，排出354、测定传热系数和热损失：用量筒10接取凝液，并用秒表记录时间。对空气套管每15分钟计量一次凝液量，水套管实验由于凝液量大，每2～3分钟计量一次。测量凝液温度、裸管壁温、保温管保温层里外温度、室内空气温度，重复两次。11/23/20224、测定传热系数和热损失：用量筒10接取凝液，并用秒表记36注意：为减少数据波动，实验时不得开启门窗和尽量减少在室内走动。5、实验结束停汽排净气包冷凝水，停空气、停水。并收拾整理现场，还清仪器设备，经导师允许后方可离开实验室。

11/23/2022注意：为减少数据波动，实验时不得开启门窗和尽量减少在37五、报告要求1、计算保温材料聚酯酯泡沫塑料的导热系数。

2、计算裸管道对流辐射联合传热膜系数，并于书中公式计算值进行比较。

3、计算空气套管