实验六 气-汽对流传热实验
一、实验目的
1. 通过对空气—水蒸汽套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2. 了解常用的测温方法及热电偶的基本理论。 二、 实验原理
管式换热器是一种间壁是式的传热装置，冷热流体间的传热过程，是由热 流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热三个子传热过程组成。如下图所示：
以冷流体侧传热面积为基准过程的传热系数与三个子过程的关系为：
K =
1
（1） A c 1A c
++
αc λA m εh A h
对于已知的物系和确定的换热器，上式可以表示为：
K= f ( Gn ; Gc ) （2）
由此可以知道，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，从而可以达到了解某个对流传热过程的性能。若要了解对流传热过程的定量关系，可由非线性数据处理得到。这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。 传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取。 热量衡算方程式，以热空气作衡算：
Q h = Gh C p A (T进 –T 出) （3） 传热速率方程式：
Q = K Ac ∆t m （4） 式中∆t m 对数平均温差由下式确定：
∆t m 逆=
(T 进-t 出) -(T 出-t 进)
(5)
(T 进-t 出) ln
(T 出-t 进)
式中：K---- 传热总系数 W/m2.k ；
α---- 流体的传热膜系数 W/m2.k ； A---- 换热器的总传热面积 m 2；
G---- 流体的质量流量 Kg/s；
Q---- 总传热量J/s；
C p ---- 流体的恒压热容 J/Kg.K； T---- --热流体的温度 ℃； t-------冷流体的温度 ℃； δ-----固体壁的厚度 m
λ------固体壁的导热系数 W/m.k；
下标： h----热流体； c----冷流体； 进----进口；
出----出口； 逆----逆流； m----平均值
三、实验装置及流程 1．实验装置的主要特点
(1) 实验操作方便, 安全可靠。
(2) 冷流体是水，热流体是空气。水经转子流量计测量，温度计测量进口温度后，进入换热器壳程，换热后在出口处测量其出口温度，热流体自风机进来，经转子流量计测量流量后，进入加热到120℃流入换热器管程，并在进口处测量其进口温度，在出口处测量其出口温度。
(3) 水, 电的耗用小, 实验费用低。
2．设备主要技术数据
(1)列管式换热器 型号：GLC-0.63
壳程采用圆缺型挡板，传热管为不锈钢管，管径：Φ10×1 mm
有效管长：1000mm; 管数： 20根 管外侧传热总面积： 0.63 m2 （2）流量测量 冷热流体转子流量计
型号： LZB-25 量程：1：10 精度：1.5级
范围： 气体2.5-25 Nm3/H 液体： 100-1000NL/H （3）温度测量：测量冷热流体进出口温度
一次仪表：pt100铂电阻； 4支，量程：0-400℃ 二次仪表：数显仪表LU-901M ，精度：0.2级；一台
控温仪表：人工智能温度调节仪表AI-708，精度：0.2级；一台
3．实验装置及流程
实验装置及流程如图所示。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经流量计，进入换热器内管。蒸汽由加热釜发生后自然上升逆流进入换热器壳程，由另一端蒸汽出口自然喷出，达到逆流换热的效果。
图 空气—水传热实验装置流程图
1－旋涡气泵； 2－蒸汽发生器； 3、4、5－流量调节阀；6－套管换热器； 7、8、9、10－温度计； 11－转子流量计 四、实验方法及步骤
(1) 打开冷流体（水）的阀门，由调节阀5调节流量的大小，控制流量在200L/H左右。
(2) 启动气源气泵, 打开阀门4，有调节阀3调节空气的流量，维持流量计读数为5m 3/H。接通电源，在智能温度调节仪表AI-708上设定温度为100-120℃。 (3) 维持冷热流体流量不变，热空气进口温度在一定时间内（10分钟）基本不变时，可以记取有关数据。
(4)测定传热系数K 时，在维持冷流体（或者热空气）流量不变的情况下，根据实验步点要求，改变热空气（或冷流体）流量若干次。
(5) 实验结束，关闭加热电源，待热空气温度降至50℃以下，关闭冷热流体调节阀，并关闭冷热流体源。
五. 使用实验设备应注意的事项
1．加热时以设定温度120℃为好，不得大于150℃，以免超出Cu50铜电阻的测量范围。
2．气源不可在0流量下工作，应采用旁路阀来调节为好。
3．调节流量后，应至少稳定5-10分钟后读取实验数据。
4. 电源线的相线, 中线不能接错, 实验桌铁架一定要接地(最起码也要接中线) 。
六、实验原始数据记录与整理
1．原始数据记录表
2数据处理结果
实验六 气-汽对流传热实验
一、实验目的
1. 通过对空气—水蒸汽套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2. 了解常用的测温方法及热电偶的基本理论。 二、 实验原理
管式换热器是一种间壁是式的传热装置，冷热流体间的传热过程，是由热 流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热三个子传热过程组成。如下图所示：
以冷流体侧传热面积为基准过程的传热系数与三个子过程的关系为：
K =
1
（1） A c 1A c
++
αc λA m εh A h
对于已知的物系和确定的换热器，上式可以表示为：
K= f ( Gn ; Gc ) （2）
由此可以知道，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，从而可以达到了解某个对流传热过程的性能。若要了解对流传热过程的定量关系，可由非线性数据处理得到。这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。 传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取。 热量衡算方程式，以热空气作衡算：
Q h = Gh C p A (T进 –T 出) （3） 传热速率方程式：
Q = K Ac ∆t m （4） 式中∆t m 对数平均温差由下式确定：
∆t m 逆=
(T 进-t 出) -(T 出-t 进)
(5)
(T 进-t 出) ln
(T 出-t 进)
式中：K---- 传热总系数 W/m2.k ；
α---- 流体的传热膜系数 W/m2.k ； A---- 换热器的总传热面积 m 2；
G---- 流体的质量流量 Kg/s；
Q---- 总传热量J/s；
C p ---- 流体的恒压热容 J/Kg.K； T---- --热流体的温度 ℃； t-------冷流体的温度 ℃； δ-----固体壁的厚度 m
λ------固体壁的导热系数 W/m.k；
下标： h----热流体； c----冷流体； 进----进口；
出----出口； 逆----逆流； m----平均值
三、实验装置及流程 1．实验装置的主要特点
(1) 实验操作方便, 安全可靠。
(2) 冷流体是水，热流体是空气。水经转子流量计测量，温度计测量进口温度后，进入换热器壳程，换热后在出口处测量其出口温度，热流体自风机进来，经转子流量计测量流量后，进入加热到120℃流入换热器管程，并在进口处测量其进口温度，在出口处测量其出口温度。
(3) 水, 电的耗用小, 实验费用低。
2．设备主要技术数据
(1)列管式换热器 型号：GLC-0.63
壳程采用圆缺型挡板，传热管为不锈钢管，管径：Φ10×1 mm
有效管长：1000mm; 管数： 20根 管外侧传热总面积： 0.63 m2 （2）流量测量 冷热流体转子流量计
型号： LZB-25 量程：1：10 精度：1.5级
范围： 气体2.5-25 Nm3/H 液体： 100-1000NL/H （3）温度测量：测量冷热流体进出口温度
一次仪表：pt100铂电阻； 4支，量程：0-400℃ 二次仪表：数显仪表LU-901M ，精度：0.2级；一台
控温仪表：人工智能温度调节仪表AI-708，精度：0.2级；一台
3．实验装置及流程
实验装置及流程如图所示。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经流量计，进入换热器内管。蒸汽由加热釜发生后自然上升逆流进入换热器壳程，由另一端蒸汽出口自然喷出，达到逆流换热的效果。
图 空气—水传热实验装置流程图
1－旋涡气泵； 2－蒸汽发生器； 3、4、5－流量调节阀；6－套管换热器； 7、8、9、10－温度计； 11－转子流量计 四、实验方法及步骤
(1) 打开冷流体（水）的阀门，由调节阀5调节流量的大小，控制流量在200L/H左右。
(2) 启动气源气泵, 打开阀门4，有调节阀3调节空气的流量，维持流量计读数为5m 3/H。接通电源，在智能温度调节仪表AI-708上设定温度为100-120℃。 (3) 维持冷热流体流量不变，热空气进口温度在一定时间内（10分钟）基本不变时，可以记取有关数据。
(4)测定传热系数K 时，在维持冷流体（或者热空气）流量不变的情况下，根据实验步点要求，改变热空气（或冷流体）流量若干次。
(5) 实验结束，关闭加热电源，待热空气温度降至50℃以下，关闭冷热流体调节阀，并关闭冷热流体源。
五. 使用实验设备应注意的事项
1．加热时以设定温度120℃为好，不得大于150℃，以免超出Cu50铜电阻的测量范围。
2．气源不可在0流量下工作，应采用旁路阀来调节为好。
3．调节流量后，应至少稳定5-10分钟后读取实验数据。
4. 电源线的相线, 中线不能接错, 实验桌铁架一定要接地(最起码也要接中线) 。
六、实验原始数据记录与整理
1．原始数据记录表
2数据处理结果