化工原理实验下：传热511

对流给热系数的测定一实验内容

1测定冷水在垂直圆管内作强制湍流时的对流给热系数,并确定Nu、Re和Pr之间的关系；

2测定饱和水蒸气在垂直管外冷凝时的给热系数；

3测定冷水和水蒸气在套管换热器中的总传热系数；实验目的

1学习过程分解与合成的工程问题处理方法；

2了解影响给热的因素和强化传热的方法；

3掌握给热系数及传热系数的实验测定方法；

3实验原理传热的形式：直接传热------热水中加入冷水------冬天洗脸；间接传热------间壁式传热------工业应用传热的目的：达到使某种介质或物质的加热或冷却；加热案例：将果汁加热，蒸发其中水分，达到浓缩的目的；冷却案例：将反应产生的热量用冷却水移走，使反应得以继续有效进行；传热速率方程

Q=KAΔtm

Q------传热速率，W

K------传热系数，W/（m²˚C）

A------传热面积，m²

Δtm------对数平均传热温差，˚C传热过程的分解：

传热示意图：介质1与介质2之间的传热是由介质1向固体壁面的热量传递；固体壁面的热传导；固体壁面向介质2的热量传递的三个子过程串联而成。子过程1：传热速率表达

Qh=αhAh

Δtmh=Δtmh/（1/αhAh

）

QW=（λ/δ）

AW

ΔtmW=ΔtmW/（δ/λAW

）

Qc=αcAcΔtmc=Δtmc/（1/αcAc

）对于稳态传热过程,忽略热损失:Q=Qh=QW=Qc1/KA=1/αhAh+δ/λAW+1/αcAcΔtmh=(T-Tw上)-(T-Tw下)/ln(T-Tw上)/(T-Tw下)Δtmc=(t2-Tw上)-(t1-Tw下)/ln(t2-Tw上)/(t1-Tw下)Δtm=(T-t2)-(T-t1)/ln(T-t2)/(T-t1)无相变流体与固体壁面间的对流传热:影响对流给热系数的因素:(1)流体物性:ρ、μ、λ、Cp；(2)圆管壁面的特征尺寸:d；(3)操作条件:流体流速u；(4)自然对流升力:βgΔT；对流给热系数------αα=f（

d、ρ、μ、λ、Cp、u、βgΔT）因次分析法进行无因次化：得无因次方程：

Nu=α0

Rea1Pra2Gra3无因次数群：给热系数大小Nu=αd/λ

；流体流动状态Re=duρ/μ

；流体物性Pr=Cpμ/λ

；自然对流Gr=βgΔTd3ρ2/μ2；强制湍流时，可忽略自然对流的影响：

Nu=α0ReaPrb当流体被加热时，b=0.4；当流体被冷却时，b=0.3；四。实验设计物系选择：热流体：饱和水蒸气；冷流体：城市自来水；主体设备：套管换热器；仪表：温度测量：热电偶温度计；压力仪表：弹簧管压力表（气体！过压爆炸危险性！随时监控！）流量计：转子流量计（转子最大截面对应的刻度线------流量值）辅助设备：水池、泵、过滤器、疏水器（气液分离器）五。原始数据记录表一次性记录的原始数据：设备号，d，l；多次记录的原始数据：P，T，G，t1，t2，tw上，tw下；六。流程图疏水器与疏水装置的区别；不凝性气体排放管路；七。操作要点蒸汽管路内凝水排除；不凝性气体排放；设备保护：二种流体进入设备先后（水，蒸汽）实验组数：4；实验取点规划；实验操作记录；计算机辅助计算；实验数据查验；实验结束工作实验提问