对流传热表面传热系数的测定
一、实验目的
1、掌握强制对流传热表面传热系数的测定方法；
2、通过实验掌握确定表面传热系数实验关联式中待定系数A 和指数m 、n 的方法； 3、通过实验提高对表面传热系数实验关联式的理解，并分析影响表面传热系数的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、实验原理
由相似原理可知，对流传热的实验数据应当表示成相似准则数之间的函数关系，以管内单相强制对流传热为例，实验关联式的一般形式为：
Nu =A ⋅Re m ⋅Pr n
在本实验中，由于管内空气被加热，可取n =0. 4，则Nu 和m 为待定系数与指数。
对方程两边同时取对数，则得到直线方程lg
=A ⋅Re m ⋅Pr 0. 4，式中A
Nu
=lg A +m lg Re ，在直线上任取0. 4
R
两点的函数值代入方程中，即可得到系数A 和指数m 的值。
本实验通过调节空气的流量，测得对应的表面传热系数，然后将实验数据整理为Nu 、Re 和Pr 等特征数，通过双对数坐标作图法求得待定系数A 和指数m 的值。
表面传热系数h 的获得：
由牛顿冷却定律得Q =hA ∆t m
h ——空气侧表面传热系数，W /(m 2⋅k ) ；
Q ——传热量，W ； A ——传热面积，m ；
2
∆t m ——管壁与管内空气的对数平均温差，℃。
传热量Q 还可由下式求得：
Q =q m c p (t 2-t 1) =ρVc p (t 2-t 1) /3600
V ——空气的体积流量，m 压降（kPa ）；
3
/h 。V 由孔板流量计测得：V
=26. 8R 0. 54，R
是孔板
ρ——空气的密度，kg /m 3；
c p ——空气的定压比热容，J /(kg ⋅k ) ；
t 1、t 2——空气进出口温度，℃。
ηc p
，Re =，Pr =Nu =
λλν
hd
ud
三、实验装置
该装置为套管换热器（见下图），空气走内管，蒸汽走环隙，外管为玻璃管，内管为
φ25×2mm 紫铜管，有效长度为1.25m 。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻（Pt100）测量，测壁温的两支铂电阻用导热绝缘胶固定在管外壁，孔板流量计的压差通过压力传感器转换为电信号由表头显示, 其单位为kPa 。孔板流量计的孔径d 0=20mm。蒸汽发生器的加热功率为1500w （额定电压220v ）。
1、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀 6、套管换热器 7、放气阀 8、冷凝水回流管 9、空气流量调节阀 10、压力（压差）传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机
四、实验步骤
1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮； 2、检查蒸汽发生器中的水位，使液位保持在1/2～2/3； 3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）；
4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源；
5、待蒸汽产生后，开启风机。将风机流量控制在某一定值，待仪表数值稳定后，记录数据。改变空气流量（8～10次）重复实验，记录数据。
6、在换热器的内管中插入混合器，重复以上5步骤再次进行实验； 7、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。
五、实验注意事项
1、实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管内，过低，则可能烧坏加热器，一般水位高度为蒸汽发生器高度的2/3处；
2、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板压差计的读数不应从零
开始。实验中要合理取点，以保证数据点的均匀；
3、注意旁路阀的正确使用方法； 4、操作小心防止烫伤；
5、每改变一个流量后，待数据稳定后再测取数据。
六、实验数据整理
表1 实验数据整理
4
表1 实验数据整理（续）
5
对流传热表面传热系数的测定
一、实验目的
1、掌握强制对流传热表面传热系数的测定方法；
2、通过实验掌握确定表面传热系数实验关联式中待定系数A 和指数m 、n 的方法； 3、通过实验提高对表面传热系数实验关联式的理解，并分析影响表面传热系数的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、实验原理
由相似原理可知，对流传热的实验数据应当表示成相似准则数之间的函数关系，以管内单相强制对流传热为例，实验关联式的一般形式为：
Nu =A ⋅Re m ⋅Pr n
在本实验中，由于管内空气被加热，可取n =0. 4，则Nu 和m 为待定系数与指数。
对方程两边同时取对数，则得到直线方程lg
=A ⋅Re m ⋅Pr 0. 4，式中A
Nu
=lg A +m lg Re ，在直线上任取0. 4
R
两点的函数值代入方程中，即可得到系数A 和指数m 的值。
本实验通过调节空气的流量，测得对应的表面传热系数，然后将实验数据整理为Nu 、Re 和Pr 等特征数，通过双对数坐标作图法求得待定系数A 和指数m 的值。
表面传热系数h 的获得：
由牛顿冷却定律得Q =hA ∆t m
h ——空气侧表面传热系数，W /(m 2⋅k ) ；
Q ——传热量，W ； A ——传热面积，m ；
2
∆t m ——管壁与管内空气的对数平均温差，℃。
传热量Q 还可由下式求得：
Q =q m c p (t 2-t 1) =ρVc p (t 2-t 1) /3600
V ——空气的体积流量，m 压降（kPa ）；
3
/h 。V 由孔板流量计测得：V
=26. 8R 0. 54，R
是孔板
ρ——空气的密度，kg /m 3；
c p ——空气的定压比热容，J /(kg ⋅k ) ；
t 1、t 2——空气进出口温度，℃。
ηc p
，Re =，Pr =Nu =
λλν
hd
ud
三、实验装置
该装置为套管换热器（见下图），空气走内管，蒸汽走环隙，外管为玻璃管，内管为
φ25×2mm 紫铜管，有效长度为1.25m 。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻（Pt100）测量，测壁温的两支铂电阻用导热绝缘胶固定在管外壁，孔板流量计的压差通过压力传感器转换为电信号由表头显示, 其单位为kPa 。孔板流量计的孔径d 0=20mm。蒸汽发生器的加热功率为1500w （额定电压220v ）。
1、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀 6、套管换热器 7、放气阀 8、冷凝水回流管 9、空气流量调节阀 10、压力（压差）传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机
四、实验步骤
1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮； 2、检查蒸汽发生器中的水位，使液位保持在1/2～2/3； 3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）；
4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源；
5、待蒸汽产生后，开启风机。将风机流量控制在某一定值，待仪表数值稳定后，记录数据。改变空气流量（8～10次）重复实验，记录数据。
6、在换热器的内管中插入混合器，重复以上5步骤再次进行实验； 7、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。
五、实验注意事项
1、实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管内，过低，则可能烧坏加热器，一般水位高度为蒸汽发生器高度的2/3处；
2、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板压差计的读数不应从零
开始。实验中要合理取点，以保证数据点的均匀；
3、注意旁路阀的正确使用方法； 4、操作小心防止烫伤；
5、每改变一个流量后，待数据稳定后再测取数据。
六、实验数据整理
表1 实验数据整理
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表1 实验数据整理（续）
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