传热膜系数测定实验（第四组）
一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法
二、实验内容1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α12、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’
3、回归α1和α1’联式NuAReaPr04中的参数A、a
4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失
二、实验原理
间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷
流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用
量纲分析法来确定给热系数。
1）寻找影响因素物性：ρ，μ，λ，cp设备特征尺寸：l操作：u，βgΔT则：αf（ρ，μ，λ，cp，l，u，βgΔT）
2）量纲分析
ρML3，μML1T1，λMLT3Q1，cpL2T2Q1，lL，uLT1，βgΔTLT2，αMT3Q1
3）选基本变量（独立，含M，L，T，Q热力学温度）
ρ，l，μλ
4）无量纲化非基本变量α：Nu＝αlλuRe＝ρluμ
5）原函数无量纲化
cpPr＝cpμλ
βgΔTGr＝βgΔTl3ρ2μ2
l

F
lu

cp

gtl322

6）实验
Nu＝AReaPrbGrc
强制对流圆管内表面加热：Nu＝AReaPr04
圆管传热基本方程：
Q

K1

A1
T1
t2T2l
T1t2

t1

K1

A1

tm
T2t1
热量衡算方程：
Qqm1cp1T1T2qm2cp3t2t1
圆管传热牛顿冷却定律：
Q
1

A1
tw2
t1tw1l
tw2t1
t2
2

A2
T1
Tw1T2Tw2l
T1Tw1
tw1t2
T2Tw2
圆筒壁传导热流量：QA2A1Tw2tw2Tw1tw1l
A2A1l
Tw2tw2Tw1tw1
空气流量由孔板流量测量：qv262P054m3h1，kPa
空气的定性温度：tt1t22℃
1
f三、实验流程
1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水漏斗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、孔板流量计
12、空气管
13、风机
图1、传热实验流程套管换热器内管为φ27×35mm黄铜管长125m走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。进、出口温度由铂电阻（Pt100）测量，使用时测温点位于管道中心。壁温1、壁温2由热电偶测量，测温点通过锡焊嵌入管壁中心，测量值为壁中心温度。蒸汽发生器加热功率为15kW，变频器为西门子420型，风机为XGB型旋涡气泵，最大静风压17kPa，最大流量100m3h。此外，还用到了北京化工大学化工原理实验室开发的数据采集与控制软件。
四、实验操作1、检查蒸汽发生器中的水位r