氣氣列管換熱器試驗指導(dǎo)書

1、氣-氣列管換熱實驗指導(dǎo)書氣-氣列管換熱實驗一、實驗?zāi)康?測定列管式換熱器的總傳熱系數(shù)。2. 考察流體流速對總傳熱系數(shù)的影響。3. 比較并流流動傳熱和逆流流動傳熱的特點、基本原理在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量情況下，冷、熱流體系通過固體壁面（傳熱元件） 進行熱量交換，稱為間壁式換熱。如圖（4- 1）所示，間壁式傳熱過程由熱流體對固體壁面 的對流傳熱，固體壁面的熱傳導(dǎo)和固體壁面對冷流體的對流傳熱所組成。達到傳熱穩(wěn)定時，有Q =mhCpi Ti -T2 二 m?Cp2 t? -ti（二 KA £式中：Q 傳熱量，J / s;-1）m1熱流體的質(zhì)量流率，kg / s ；熱流體的比熱，J / (kg

2、?C)；Ti熱流體的進口溫度，C；熱流體的出口溫度，C；m2冷流體的質(zhì)量流率，kg / s ；冷流體的比熱，J / (kg ?C )；ti冷流體的進口溫度，C；t2冷流體的出口溫度，C；以傳熱面積A為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù)，W / (m2 ?C )；冷熱流體的對數(shù)平均溫差，C；熱、冷流體間的對數(shù)平均溫差可由式(42)計算,In口T2 _t1(4 2)列管換熱器的換熱面積可由式(4 3)算得，(43)其中，d為列管直徑(因本實驗為冷熱氣體強制對流換熱，故各列 管本身的導(dǎo)熱忽略，所以d取列管內(nèi)徑)，L為列管長度，n為列管根數(shù), 以上參數(shù)取決于列管的設(shè)計，詳見下文附表。由此可得換熱器的總給熱系數(shù),(44)

3、在本實驗裝置中，為了盡可能提高換熱效率，采用熱流體走管內(nèi)、冷流體走管間形式，但是熱流體熱量仍會有部分損失，所以Q應(yīng)以冷流體實際獲得的熱能測算，即Q = ' 2V2Cp2（t2 -11）（45）則冷流體質(zhì)量流量m2已經(jīng)轉(zhuǎn)換為密度和體積等可測算的量， 其中V2 為冷流體的進口體積流量，所以務(wù)也應(yīng)取冷流體的進口密度，即需更具冷 流體的進口溫度（而非定性溫度）查表確定。除查表外，對于在0100C之間，空氣的各物性與溫度的關(guān)系有如下擬合公式。(1)空氣的密度與溫度的關(guān)系式：'=10*t2 -4.5 10t 1.2916(2)空氣的比熱與溫度的關(guān)系式：60C 以下 Cp = 1005J /

4、(kg ?C),70C 以上 Cp = 1009J / (kg ?C)三、實驗裝置與流程名稱符號單位備注冷流體進口溫t1熱流體走管內(nèi)，度冷流體走管間。逆流出口溫度t2C列管規(guī)格*22mm ,即內(nèi)徑21mm,共7根列管，長1m, 則換熱面積共0.462卅。并流出口溫度t2'C熱流體進口溫度TiC熱流體出口溫度T2C熱風(fēng)流量Vim3/h冷風(fēng)流量V2m3/h本裝置采用冷空氣與熱空氣體系進行對流換熱。 熱流體由風(fēng)機1吸入經(jīng)流 量計V1計量后，進入加熱管預(yù)熱，溫度測定后進入列管換熱器管內(nèi)，出口也 經(jīng)溫度測定后直接排出。冷流體由風(fēng)機 2吸入經(jīng)流量計V2計量后，由溫度計 測定其進口溫度，并由閘閥選擇

5、逆流或并流傳熱形式。即：上圖冷風(fēng)左側(cè)進口閥打開即為逆著熱風(fēng)的流向，相應(yīng)的也應(yīng)打開對角處的逆流出口閥， 這就是逆 流換熱的流程；類似的，將冷風(fēng)右側(cè)進口閥打開即為并著熱風(fēng)的流向，打開對角的冷流體并流出口閥，這就是并流換熱的流程。冷熱流體的流量可由各自風(fēng) 機的旁路閥調(diào)節(jié)。四、操作步驟1. 打開總電源開關(guān)、儀表開關(guān)，待各儀表溫度自檢顯示正常后進行 下步操作。2. 打開熱流體風(fēng)機的出口旁路，啟動熱流體風(fēng)機，再調(diào)節(jié)旁路閥門 到適合的實驗流量。（一般取熱流體流量6080 m3/h，整個實驗過 程中保持恒定。）3. 開啟加熱開關(guān)，調(diào)節(jié)旋鈕，使加熱電壓到一恒定值。 （例如在室溫20C左右，熱流體風(fēng)量70 m3/

6、h，一般調(diào)加熱電壓150V,經(jīng)約30min 后，熱流體進口溫度可恒定在 82 C左右。）4. 待熱流體在恒定流量下的進口溫度相對不變后，可先打開冷流體 風(fēng)機的出口旁路，啟動冷流體風(fēng)機。5. 若選擇逆流換熱過程，則將控制面板上溫度切換顯示開關(guān)調(diào)至逆 流狀態(tài)，打開冷流體進出管路上對應(yīng)逆流流程的兩個閥門。6. 然后以冷流體流量作為實驗的主變量，調(diào)節(jié)風(fēng)機旁路，從 2080 m3/h 流量范圍內(nèi)，選取 5 到 6 個點作為工作點進行實驗數(shù)據(jù)的測 定。7. 待某一流量下的熱流體和逆流的冷流體換熱的四個溫度相對恒定 后，可認(rèn)為換熱過程基本平衡了，抄錄冷熱流體的流量和溫度， 即完成逆流換熱下一組數(shù)據(jù)的測定。之后，改變一個冷流體的風(fēng) 量，再待換熱平衡抄錄又一組實驗數(shù)據(jù)。8. 同理，可進行冷熱流體的并流換熱實驗。注意：熱流體流量在整 個實驗過程中最好保持不變，冷流體每次的進口溫度會隨風(fēng)機發(fā) 熱情況不同，但在一次換熱過程中，必須待熱流體進出口溫度相 對恒定后方可認(rèn)為換熱過程平衡。9. 實驗結(jié)束，應(yīng)