4列管換熱傳熱系數(shù)測(cè)定裝置

1、目 錄一、概述 1二、實(shí)驗(yàn)裝置外形圖 2三、設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù) 2-3四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3五、實(shí)驗(yàn)原理 3-5六、實(shí)驗(yàn)流程圖 5七、實(shí)驗(yàn)操作步驟5-6八、注意事項(xiàng) 6-7九、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及要求 7十、思考題7-8 湘潭祺潤(rùn)教學(xué)設(shè)備科技有限公司換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定裝置一、 概述熱力學(xué)第二定律指出：無(wú)論是氣體、液體還是固體，都存在著溫度差異，就必然導(dǎo)致熱量自發(fā)地從高溫向低溫傳遞，這一過(guò)程被稱為熱量傳遞過(guò)程，簡(jiǎn)稱傳熱。用于冷熱流體進(jìn)行熱量交換的設(shè)備稱為換熱器。傳熱在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，在動(dòng)力、化工、制冷、建筑、機(jī)械制造、新能源和宇航等工程中，都占有十分重要的地位。因此，了解傳熱過(guò)程的基本原理

2、及傳熱設(shè)備（即換熱器）的結(jié)構(gòu)性能具有極其重要的意義。換熱器是由各種不同的傳熱元件組成的換熱設(shè)備，冷熱流體借助換熱器中的傳熱元件進(jìn)行熱量交換而完成加熱或冷卻任務(wù)。換熱器的傳熱系數(shù)是衡量換熱器的換熱效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)，不同傳熱元件組成的換熱器的性能存在著較大的差異。確定換熱器換熱性能（主要是指?jìng)鳠嵯禂?shù)）的有效途徑是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。二、 設(shè)備裝置外形圖三、 設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù)1、 本實(shí)驗(yàn)裝置主要由套管換熱器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、溫控儀表、柜體、開關(guān)、指示燈等組成。2、 套管換熱 。換熱段長(zhǎng)度為750mm換熱面積為0.08m2。換熱器外部都包有保溫層，并用不銹鋼皮包好，外表美觀，可以減少實(shí)驗(yàn)的熱損失，也可

3、以防止實(shí)驗(yàn)者的意外燙傷。3、 蒸發(fā)器為不銹鋼制成，最大加熱功率為2KW。其上裝有液位計(jì)，正常液位要維持在2/3處，最多加至液位計(jì)所能指示的范圍最高處。必要時(shí)加水，以免電熱管干燒（加水時(shí)需注意水位超過(guò)液位計(jì)指示時(shí)仍往蒸發(fā)器內(nèi)加水，液位計(jì)將無(wú)法顯示液位）。其表面也包有保溫層。4、 風(fēng)機(jī)為CZR-70離心式中壓吹風(fēng)機(jī)，輸入功率為250W轉(zhuǎn)速為2800/min,風(fēng)壓為1300Pa,風(fēng)量為8m3/min。5、 溫度儀表：本裝置上配置一塊XMT溫度控制儀表，三塊XMZ溫度顯示儀；XMT溫度控制儀表用于控制蒸發(fā)器溫度，XMZ溫度顯示儀可以直接顯示所對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的溫度。6、 風(fēng)量使用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量。7、 柜體

4、在其面板可以控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。儀表開關(guān)下部都有對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)。8、 開關(guān)、指示燈 按下開關(guān)指示燈亮表明對(duì)應(yīng)的工作正在運(yùn)行，關(guān)閉時(shí)則按開關(guān)上箭頭的方向旋轉(zhuǎn)即可。四、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉傳熱實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及流程設(shè)計(jì)；2、 了解換熱器的基本構(gòu)造與操作原理；3、 掌握熱量衡算與傳熱系數(shù)K及對(duì)流傳熱膜系數(shù)的測(cè)定方法；4、 了解強(qiáng)化傳熱的途徑及措施；5、 掌握熱電偶的測(cè)溫原理及電位差計(jì)的使用。五、 實(shí)驗(yàn)原理傳熱實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室條件下的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，用儀表考察冷熱流體在套管式換熱器中的傳熱過(guò)程，其理論基礎(chǔ)是傳熱基本方程牛頓冷卻定律及熱量平衡關(guān)系。由傳熱基本方程得：式中 K傳熱系數(shù) （） A換熱器的傳熱面積 （

5、） 平均溫度差 （K） Q傳熱量 （W）由上式可得，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定Q、A、即可求得K值。由傳熱系數(shù)K亦可確定換熱面內(nèi)外兩側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)。對(duì)薄壁圓管（小于2），傳熱系數(shù)K與傳熱膜系數(shù)之間有如下關(guān)系：式中 K傳熱系數(shù) （） 加熱管外壁面的對(duì)流傳熱膜系數(shù) （） 加熱管內(nèi)壁面的對(duì)流傳熱膜系數(shù) （）加熱管壁厚 （m）加熱管的導(dǎo)熱系數(shù) (w/m K)加熱管外壁面的污垢熱阻 （）加熱管內(nèi)壁面的污垢熱阻 （）實(shí)驗(yàn)室條件下考慮忽略污垢熱阻，則 若有 ，則有K；實(shí)驗(yàn)中冷流體采用空氣，熱流體采用水蒸汽。通過(guò)測(cè)取冷熱流體在換熱器進(jìn)出口的流量及溫度變化來(lái)進(jìn)行總傳熱系數(shù)K對(duì)流傳熱膜系數(shù)與相關(guān)準(zhǔn)數(shù)關(guān)系的測(cè)定。六、 實(shí)驗(yàn)流程

6、圖七、 實(shí)驗(yàn)操作步驟1、 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)熟悉實(shí)驗(yàn)流程，做好實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。2、 檢查電源連接是否正確，風(fēng)機(jī)、加熱裝置工作是否正常，設(shè)備密封是否良好。3、 檢查蒸汽發(fā)生器內(nèi)水位是否符合要求，必要時(shí)加水。以免熱管燒壞。4、 檢查熱電偶接觸是否良好，看熱電偶插入處有無(wú)脫落？5、 實(shí)驗(yàn)正常操作前應(yīng)打通冷卻水，排除換熱器內(nèi)的不凝性氣體。稍開放空閥排不凝性氣體。6、 啟動(dòng)電源開關(guān)后，電源指示燈亮；打開蒸汽發(fā)生器加熱開關(guān)。將蒸汽發(fā)生器加熱溫度儀表設(shè)定至所需溫度值，然后調(diào)節(jié)“調(diào)節(jié)1”、“調(diào)節(jié)2”旋鈕，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電流表顯示數(shù)值將逐步加大；大約75攝氏度左右時(shí)把兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)小一點(diǎn)，或者關(guān)掉一個(gè)調(diào)節(jié)（防止熱慣性所造成

7、的溫度不穩(wěn)定現(xiàn)象）。7、 由于熱電偶測(cè)量時(shí)存在一定的誤差，故蒸汽溫度顯示90度左右時(shí)蒸發(fā)器內(nèi)的水已經(jīng)沸騰。此時(shí)可以打開風(fēng)機(jī)開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，開始進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn)。8、 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱流體出口溫度有可能高于蒸汽溫度，原因是一方面換熱器內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重，另一方面是傳熱過(guò)程中給的熱量大，導(dǎo)致熱流體出口溫度高于蒸汽溫度。9、 讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)待操作穩(wěn)定后才開始進(jìn)行，一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行測(cè)定，兩組數(shù)據(jù)間應(yīng)有一定的穩(wěn)定時(shí)間，每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)始終保持不變，以減少系統(tǒng)誤差。各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間操作狀態(tài)的改變，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口閥的開度，開大閥門則增加冷流體進(jìn)料量，調(diào)小反之。10、 實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)先關(guān)掉蒸發(fā)器開關(guān)，將調(diào)

8、節(jié)1、調(diào)節(jié)2調(diào)至零，停止加熱；風(fēng)機(jī)和循環(huán)冷卻水繼續(xù)工作一段時(shí)間，待蒸發(fā)器溫度降至50度以下再關(guān)掉所有電源開關(guān)和循環(huán)冷卻水，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。八、 注意事項(xiàng)1、 蒸發(fā)器加水一般加到液位計(jì)的2/3即可，假若水位超過(guò)了此高度那么不管再加多少水液位計(jì)的指示都不會(huì)改變。液位最少時(shí)也不能低于蒸汽發(fā)生器的1/2否則電熱管極易燒壞！2、 通冷卻水是為了避免實(shí)驗(yàn)管道過(guò)燙，以及蒸汽沒(méi)有完全冷凝下來(lái)。3、 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)注意安全，防止觸電和燙傷。4、 測(cè)量時(shí)應(yīng)逐步加大氣相流量，記錄數(shù)據(jù)。否則實(shí)驗(yàn)數(shù)值誤差較大。九、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及要求1、 測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，整理出相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，繪出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)圖表及曲線。2、 將原始數(shù)據(jù)列成表格并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理3、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)測(cè)定的K、值進(jìn)行分析討論。序號(hào)氣體流量V(m3/h)氣體入口T()氣體出口T()蒸汽入口T()蒸汽出口T() ()12345十、思考題（1）管內(nèi)空氣速度對(duì)傳熱膜系數(shù)有何影