工程热力学实验报告总结

CB-3传热系数测定实验报告

一、实验目的

1.了解套管换热器的结构，了解强化传热的方法。 2.了解热电阻温度计的使用方法。

3．分别测定空气～水蒸汽在普通套管换热器与强化套管换热器内做强制对流时的总传热系数K计传热膜系数αi，并把测定的数据整理成准数方程式。

4．在同一流量下对普通套管换热器与强化套管换热器传热系数的测定并求得传热强化比Nu/Nu0。

二、实验原理

1.对流传热系数αi的测定

在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：

Q?V?Cp?t2?t1??KiSi?tm??iSi?tW?t?m

由此可得总传热系数

Ki?V?CP(t2?t1)Si?tm

空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） 上式中 Q：传热速率，w；

?i?V?CP(t2?t1)Si(tw?t)m

V：空气体积流量（以进口状态计），m3/s； ρ： 空气密度（以进口状态计），kg/m3； CP ：空气平均比热，J/(k

工程热力学总结

第一章,基本概念

工质： 实现热能和机械能相互转化的媒介物质。 热源（高温热源） ：工质从中吸取热能的物系。 冷源（低温热源） ：接受工质排出热能的物系。 热力系统（热力系）：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。系统选择有任意性，可以是物质（气体，也可以是气缸(工具)）。 外界：热力系统以外的部分。 边界：系统与外界之间的分。

系统分类（按能量物质交换分类）

闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量（关键看质量，只要质量不变，即使气体空间位置发生变化，仍为闭口系，漏气问题常用）恒定不变，也称控制质量

开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积 绝热系统：系统与外界无热量交换

孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换

简单可压缩系统：系统与外界只有热量与容积功交换（现如今均为简单可压缩）。

热力学状态：工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态（了解即可）

状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力体积、焓（H）、熵(S)、热力学能（u）等。

状态参数其值只取决于初终态，与过程无关。

常用的状态参数有: 压力P、温度T、体积V、热力学能U、

工程热力学总结

第一章,基本概念

工质： 实现热能和机械能相互转化的媒介物质。 热源（高温热源） ：工质从中吸取热能的物系。 冷源（低温热源） ：接受工质排出热能的物系。 热力系统（热力系）：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。系统选择有任意性，可以是物质（气体，也可以是气缸(工具)）。 外界：热力系统以外的部分。 边界：系统与外界之间的分。

系统分类（按能量物质交换分类）

闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量（关键看质量，只要质量不变，即使气体空间位置发生变化，仍为闭口系，漏气问题常用）恒定不变，也称控制质量

开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积 绝热系统：系统与外界无热量交换

孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换

简单可压缩系统：系统与外界只有热量与容积功交换（现如今均为简单可压缩）。

热力学状态：工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态（了解即可）

状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力体积、焓（H）、熵(S)、热力学能（u）等。

状态参数其值只取决于初终态，与过程无关。

常用的状态参数有: 压力P、温度T、体积V、热力学能U、

工程热力学总结 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：这种被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统（简称系统，体系）。

边界：系统与外界之间的分界面，称为边界。 外界：与系统发生质能交换的物体称为外界。 闭口系统：一个热力系统如果和外界只有能量交换而无物质交换的系统称为闭口系统，因闭口系统内的质量保持恒定不变，所以闭口系统也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。

多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观

工程热力学部分

工质（substance）：实现热能和机械能转化的媒介物质。

1. 基本概念

1.1 平衡状态及状态参数

1.平衡状态：

一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下， 系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态 为平衡状态。

2. 状态参数（state parameter）

描述工质所处状态的宏观物理量 ( 状态参数的值只取决于给定的状态，与如何达到这一状态的途径无关 )

3 基本状态参数 压力（绝对） 温度 比体积

（1）温度 （temperature）是标志物体冷热程度的参数。 （2）热力学第零定律（the zeroth law of Thermodynamics）

如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。

? 水的三相点温度 t = 0.01 ℃

热力学温标基准点：取水的三相点（triple point）（纯水固、液、气三相平衡共存的状态点）为基准点，定义其温度为273.16 K。 （3）压力

大量分子与容器壁面碰撞作用力的统计平均值。 压力：单位面积上所受的垂直作用力 （4）. 比体积及密度

说明

工程热力学实验 一、热力设备认识

（时间：第7周周二3、4节；地点：工科D504）

一、实验目的

1. 了解热力设备的基本原理、主要结构及各部件的用途；

2. 认识热力设备在工程热力学中的重要地位、热功转换的一般规律以及热力设备与典型热力循环的联系。

二、热力设备在工程热力学课程中的重要地位

工程热力学主要是研究热能与机械能之间相互转换的规律和工质的热力性质的一门科学，这就必然要涉及一些基本的热力设备(或称热动力装置)，如内燃机、制冷机、藩汽动力装置、燃气轮机等。了解这些热力设备的基本原理、主要结构、和各部件的功能，对正确理解工程热力学基本概念、基本定律十分必要。工程热力学中涉及的各循环都是通过热力设备来实现的，如活塞式内燃机有三种理想循环：定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环；蒸汽动力装置有朗肯循环；燃气轮机有定压加热循环和回热循环；制冷设备有蒸汽压缩制冷循环、蒸汽喷射制冷循环等。卡诺循环则是由两个定温和两个绝热过程所组成的可逆循，具有最高的热效率，它指出了各种热力设备提高循环热效率的方向。因此，对这些热力设备的工作原理和基本特性有一个初步了解，对一些抽象概念有一个感性认识，能够加深对热力学基本定律的理解，掌握一些重要问题(如可逆和不可

热工学实验报告

学号：310801010228 姓名： 周建伟 班级： 安全08-02班 实验时间： 实验题目：一维稳态导热的数值模拟 一、实验目的

1、初步了解并掌握Fluent求解问题的一般过程，主要包括前处理、计算、后处理三个部分。

2、理解计算机求解问题的原理，即通过对系统进行离散化，从而求解代数方程组，求得整个系统区域的场分布。

3、模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较，验证数值模拟的可靠性。

二、实验仪器、设备

1、软件：Fluent软件

Fluent程序软件包由以下几个部分组成：

(1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。 (2)Fluent——用于进行流动模拟计算的求解器。 (3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。

(4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。

(5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。 可以接口的程序包括：ANSYS，I-DEAS，NASTRAN，PATRAN等。 2、硬件：计算机

三、实验原理及方法

y th x tc

图1-1 导热计算区域示意图

如图1-1

热工学实验报告

学号：310801010228 姓名： 周建伟 班级： 安全08-02班 实验时间： 实验题目：一维稳态导热的数值模拟 一、实验目的

1、初步了解并掌握Fluent求解问题的一般过程，主要包括前处理、计算、后处理三个部分。

2、理解计算机求解问题的原理，即通过对系统进行离散化，从而求解代数方程组，求得整个系统区域的场分布。

3、模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较，验证数值模拟的可靠性。

二、实验仪器、设备

1、软件：Fluent软件

Fluent程序软件包由以下几个部分组成：

(1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。 (2)Fluent——用于进行流动模拟计算的求解器。 (3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。

(4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。

(5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。 可以接口的程序包括：ANSYS，I-DEAS，NASTRAN，PATRAN等。 2、硬件：计算机

三、实验原理及方法

y th x tc

图1-1 导热计算区域示意图

如图1-1

1-3

1-4

1-8

2-4

2-5

2-6 50kg废气和75kg的空气混合。已知废气中各组成气体的质量分数为

wco2?14%,wo2?6%,w?2O?5%,wN2?75%，空气中 O2,N2的质量分数为wo2?23.2%,wN2?76.8%。混合后气体压力 p?0.3MPa，试求混合气体的： （1）质量分数；（2）折合气体常数；（3）折合摩尔质量 ；（4）摩尔分数；（5）各组成气体的德分压力。

解：（1）混合后气体的质量m?75?50?125kg，其中

mCO2?wCO2?m?0.14?50kg?7kg mH2O?wH2O?m?0.05?50kg?2.5kg

mO2?wg,O2?mg?wa,O2?ma?0.06?50kg?0.232?75kg?20.4kg mN2?wg,N2?mg?wa,N2?ma?0.75?50kg?0.768?75kg?95.1kg 因此，质量分数 wCO2?mCO2mmH2Om??7kg?0.056

50kg?75kg2.5kg?0.020

50kg?75kg wH2O?? wO2?mO2m20.4kg?0.163

50kg?75kg wN2?mN2m?95.1kg?0.761

50kg?75kg核

第一章 基 本 概 念 1.基本概念

热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。

边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。

外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。

闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。

多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。

平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这