实 验 对流传热系数测定
一、实验目的
1、掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法。
2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n的方法。 3、通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、基本原理
1.对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：
NU=A·Rem·Prn·Grp
对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故 Nu=A· Rem·Prn
本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Rem和Pr分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，既得到直线方程：
Lg(Nu/Pr0.4)=LgA+mLgRe
在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值带入方程式中，则可得到系数A，即
A=Nu/(Pr0.4·Rem)
用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
2、对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为： Re=duρ/μ, Pr=cpμ/λ, Nu=ad/λ
实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。根据定性温度（空气近、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速
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下的传热膜系数α值。进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：
Q=α·A·Δtm 式中：
α——传热膜系数，[w/m2·℃]被加热流体体积流量，m3/s Q——传热量，[w]
A——总传热面积，[m2]，A=πdil
Δtm——管臂温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃] 传热量Q可由下式求得：
Q=W·Cp(t2-t1)/3600=ρ·V Cp(t2-t1)/3600
式中：
w——质量流量，[kg/h]; Cp——流体定压比热，[J/kg℃]; t2、t1——流体进、出口温度，[℃]； ρ——定性温度下流体密度，[kg/m3]； V——流体体积流量，[m3/h]。 3.流量测量
测定空板压降R(Pa),查孔板Q—R流量曲线。
三、装置与流程
流程如图，冷空气由风机13（旁路图中未画），经孔板流量计11计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量可用控制阀9调节。
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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、压力传感器 11、空板流量计 12、空气管 13、风机 装置操作要点：
1、实验开始前，先弄清配电箱上个按钮与设备的对应关系，以使正确开启按钮。 2、检查蒸汽发生器中水位，使其保持在水罐高度的1/2—2/3。 3、打开总电源开关，看其是否正常。
4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生气的加热电源，打开放弃阀排气。
5、将空气流量控制在某一值，待数值稳定后记录（温度值和压差计读数）。改变空气流量（8—10次），重复实验，记录数据。
6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。 注意：
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；过低，则可能烧毁加热器。
②调解空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，压差计读数不应从0开始。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。 ③每改变一个流量后，等读数稳定后再测取数据。 ④排除空气等不凝性气体，实验过程中定期排放。
⑤开风机前先开旁路阀值最大，风机不要在出口阀关闭下长时间运行。
孔板压差管压降Δ
温度℃ - 3 -
备注 R Pa P Pa 壁温1 壁温2 空气进口 空气出口 四、讨论题
1、本实验中管壁温度接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？
2、管内空气流动速度对传热膜系数有何影响？当空气速度增大时，空气离开热交换器时温度降升高还是降低？为什么？
3、空气为介质的传热实验中雷诺数Re最好应如何计算？ 4、本实验可采取哪些措施强化传热？
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传热系数测定实验(精)
