化工基础实验报告
实验名称 传热实验 一、 实验预习
1 实验目的
(1) 掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法。 (2) 比较保温管、裸管和水套管的传热速率，并进行讨论。 (3) 掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
2 实验原理
根据传热基本方程、牛顿冷却定律以及圆筒壁的热传导方程，一直传热设备的结构尺寸， 只要测
得传热速率 Q，以及各有关的温度，即可算出 K，α和λ。
(1) 测定汽-水套管的传热系数K(W /(m2 ?°C)):
(2) 测
数
(3) 测定
保温材料的导热系数λ(W
定裸管的自然对流给热系α(W /(m2 ?°C) ):
/(m?°C)):
3 流程装置
该装置主体设备为“三根管”:汽-水套管、裸管和保温管。这“三根管”与锅炉、汽包、 高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统，见图1。
图1 传热实验
工艺流程如下:锅炉内加热产生的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷 凝，冷凝液有计量管或量筒收集，以测冷凝液速率。三根紫铜管外情况不同:一根管外用珍 珠岩保温;另一根是裸管;还有一根为一套管式换热器，管外是来自高位槽的冷却水。可定 性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定 K、α和λ。
(1)各设备结构尺寸如下:
1) 汽-水套管:内管为Φ16 × 1.5 紫铜管;
套管为Φ34 × 3 不锈钢管; 管长 L=0.6m。
2) 裸管:传热管为Φ16 × 1.5 紫铜管
管长 L=0.67m。
3) 保温管:内管为Φ16 × 1.5 紫铜管;
外管为Φ60 × 5 有机玻璃管; 管长 L=0.63m。
(2) 过滤加热功率:0~6kW (3) 冷却水流量:0~160L/h
(4) 温度测量采用铜-康铜热电偶，二次仪表采用 DS 系列智能数字显示控制仪。
4 实验步骤及注意事项
(1) 熟悉设备流程，检查个阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水。 (2) 打开锅炉紧随发，加水至液面计高度的2/3。
(3) 将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220V，满功率加热，带有正气后，再 将加热功率调制适宜值。
(4) 打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，注意该值应与加热 功率相匹配，一般为 80~150L/h。
(5) 待过程稳定后，同时测量各设备单位时间的冷凝液量及各相关热电偶读数。 (6) 重复步骤(5)，直至数据重复性较好为止。 (7) 实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。
(8) 实验中注意观察锅炉水位，使液面不低于其1/2高度。 (9) 注意系统不凝气及冷凝水的排放情况。
(10) 锅炉水位靠冷凝回水维持，应保证冷凝回水畅通。
教师审阅意见：
二、 实验记录
1 原始数据表
冷凝液量 时间 裸管 /s 60 60 60
冷凝液量 冷凝水 时间保温管 /s 40 40 40
冷凝液量 冷凝水流量 汽-水套管 时间/s 30 30 30
空气温度：19.0 ℃
2 数据整理
三次测量平均值 冷凝水流量（mL／s） 汽-水套管 蒸汽包温度／℃ 蒸汽温度／℃ 冷凝水流量（mL／s） 裸管 蒸汽包温度／℃ 98.3 1.219 97.8 95.4 0.086 体积/mL 37.3 36 36.4 mL/s 1.243 1.200 1.213 温度 97.8 97.8 97.8 热电偶读数／℃ 保温包蒸汽蒸汽出口温度 95.5 95.4 95.4 体积/mL 1.4 1.9 1.5 流量mL/s 0.035 0.048 0.038 保温包蒸汽温度 97.8 98.4 98.2 98.3 54.6 52.3 50.8 97.9 98.4 98.3 98.4 54.7 52.2 50.8 98 98.3 98.1 98.1 54.6 52.4 50.9 内壁温度 外壁温度 热电偶读数／℃ 体积/mL 5.25 5 5.2 冷凝水流量mL/s 0.088 0.083 0.087 保温包蒸汽温度／ 98.3 98.3 98.2 热电偶读数／℃ 裸管壁面温度1 97.8 97.8 97.8 裸管壁面温度2 97.6 97.7 97.6 裸管壁面温度3 96.9 96.9 96.8 管壁温度／℃ 冷凝水流量（mL／s） 保温 蒸汽包温度／℃ 外壁温度／℃ 内壁温度／℃
97.4 0.040 97.9 52.6 98.3 三、 实验结果及讨论
1． 计算传热系数：
（1） 测定汽-水套管的传热系数K(W /(m2 ?°C))
汽-水套管的结构尺寸如下：内管：Φ=16×1.5
外管：Φ=34×3 管长： L=0.6 m
查表知 则
??=??汽?? = 2753.8 ??/?? = 2753.8 W
又知
??=π??????=0.03 ??2
Δ????=（97.8-19）℃=78.8 ℃
根据
??= ??／（??Δ????）=2753.8 W／（0.3 ??2×78.8 ℃）
可求得
??= 1165 W/(m2?℃)
??汽=????=998×1.219×10?6=1.22×10-3 ????/?? ??=2257.2 ????/????
传热实验报告及思考题-化工实验 - 图文
