化 工 原 理 实 验 报 告 实 验 名 称： 对流给热系数测定实验 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工 班 姓 名： 学 号： 同组者姓名： 指 导 教 师： 日 期： 1 一、 实验目的 1. 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型； 2. 测定空气在圆直管内强制对流给热系数i ； 3. 应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4 中常数A、m 的值。 4. 掌握热电阻测温的方法。 二、 实验原理 在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式： VρCP(t2－t1)＝αiAi(tw－t)m （1-1） 式中：V——被加热流体体积流量，m3/s； ρ——被加热流体密度，kg/m3； CP——被加热流体平均比热，J/(kg·℃)； αi——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t1、t2——被加热流体进、出口温度，℃； Ai——内管的外壁、内壁的传热面积，m2； (T－TW)m——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln)()()(wwwwmTTTTTTTTTwT （1-2） (tw－t)m——内壁与流体间的对数平均温度差，℃； 22112211ln)()()(ttttttttttwwwwmw （1-3） 式中：T1、T2——蒸汽进、出口温度，℃； Tw1、Tw2、tw1、tw2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。 当内管材料导热性能很好，即 λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为 Tw1＝tw1，Tw2＝tw2，即为所测得的该点的壁温。 由式（1-3）可得： （1-4） 若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积Ai，以及水蒸气温度T，壁温Tw1、 2 Tw2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi。 1．流体在直管内强制对流时的给热系数，可按下列半经验公式求得： 湍流时： 4.08.0PrRe023.0iid （1-5） 式中：αi—— 流体在直管内强制对流时的给热系数，W/ (m2·℃)； λ—— 流体的导热系数，W/(m2·℃)； di—— 内管内径，m； Re—— 流体在管内的雷诺数，无因次； Pr—— 流体的普朗特数，无因次。 上式中，定性温度均为流体的平均温度，即 tf = (t1 + t2) / 2。 过渡流时： αi’＝φ αi （1-6） 式中： 修正系数， 8.15Re1061 ⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为 nimiiANuPrRe （1...
