KH-HG16化工傳熱綜合實驗裝置實驗目的：
1.通過對空氣—水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數αi的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。
2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣—水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究， 掌握對流傳熱系數的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。
3.學會并應用線性回歸分析方法，確定傳熱管關聯式Nu=ARemPr0.4中常數A、m數值，強化管關聯式Nu0=BRemPr0.4中B和m數值。
4.根據計算出的Nu、Nu0求出強化比，比較強化傳熱的效果，加深理解強化傳熱的基本理論和基本方式。
KH-HG16化工傳熱綜合實驗裝置實驗內容：
1.測定5-6組不同流速下簡單套管換熱器的對流傳熱系數a。
2.測定5-6組不同流速下強化套管換熱器的對流傳熱系數a。
3.對實驗數據進行線性回歸，確定關聯式Nu=ARemPr0.4中常數A、m的數值。
4.通過關聯式Nu=ARemPr0.4計算出Nu、Nu0，并確定傳熱強化比Nu/Nu0。
KH-HG16化工傳熱綜合實驗裝置實驗原理：
1.普通套管換熱器傳熱系數測定及準數關聯式的確定：
（1）對流傳熱系數a的測定：
對流傳熱系數a可以根據牛頓冷卻定律，通過實驗來測定。
（1）
（2）
式中：a—管內流體對流傳熱系數，W/(m2·℃)；
Qi—管內傳熱速率，W；
Si—管內換熱面積，m2；
tm—管內平均溫度差，℃。
平均溫度差由下式確定：
（3）
式中：t—冷流體的入口、出口平均溫度，℃；tw—壁面平均溫度，℃；
因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw 來表示，由于管外使用蒸汽，所以tw近似等于熱流體的平均溫度。
管內換熱面積：
（4）
式中：di—內管管內徑，m；Li—傳熱管測量段的實際長度，m。
由熱量衡算式：
（5）
其中質量流量由下式求得：
（6）
式中：Vi—冷流體在套管內的平均體積流量，m3/h；
cPi—冷流體的定壓比熱，kJ/(kg·℃)；
ρi—冷流體的密度，kg /m3。
cPi和ρi可根據定性溫度tm查得，
tm為冷流體進出口平均溫度。
ti1，ti2， tw， Vi可采取一定的測量手段得到。
（2）對流傳熱系數準數關聯式的實驗確定：
流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，準數關聯式的形式為：
（7）
物性數據λi、cpi、ρi、μi可根據定性溫度tm查得。經過計算可知，對于管內被加熱的空氣，普蘭特準數Pri變化不大，可以認為是常數，則關聯式的形式簡化為：
（8）
這樣通過實驗確定不同流量下的Rei與Nu，然后用線性回歸方法確定A和m的值。
2.強化套管換熱器傳熱系數、準數關聯式及強化比的測定：
強化傳熱技術，可以使初設計的傳熱面積減小，從而減小換熱器的體積和重量，提高了現有換熱器的換熱能力，達到強化傳熱的目的。同時換熱器能夠在較低溫差下工作，減少了換熱器工作阻力，以減少動力消耗，更合理有效地利用能源。強化傳熱的方法有多種，本實驗裝置采用了多種強化方式，具體見下表。
其中螺旋線圈的結構圖如圖-1所示，螺旋線圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節距繞成。將金屬螺旋線圈插入并固定在管內，即可構成一種強化傳熱管。在近壁區域，流體一面由于螺旋線圈的作用而發生旋轉，一面還周期性地受到線圈的螺旋金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強化。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細，流體旋流強度也較弱，所以阻力較小，有利于節省能源。螺旋線圈是以線圈節距H與管內徑d的比值以及管壁粗糙度（2d/h）為主要技術參數，且長徑比是影響傳熱效果和阻力系數的重要因素。
科學家通過實驗研究總結了形式為Nu=ARem的經驗公式，其中A和m的值因強化方式不同而不同。在本實驗中，確定不同流量下的Rei與Nu，用線性回歸方法可確定B和m的值。
單純研究強化手段的強化效果（不考慮阻力的影響），可以用強化比的概念作為評判準則，它的形式是：Nu/Nuo，其中Nu是強化管的努塞爾準數，Nu0是普通管的努塞爾準數，顯然，強化比Nu/Nuo＞1，而且它的值越大，強化效果越好。需要說明的是，如果評判強化方式的真正效果和經濟效益，則必須考慮阻力因素，阻力系數隨著換熱系數的增加而增加，從而導致換熱性能的降低和能耗的增加，只有強化比較高，且阻力系數較小的強化方式，才是最佳的強化方法。
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