總傳熱系數(shù)的測(cè)定 附最全思考題

1、聊城大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱：化工原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：姓名：總傳熱系數(shù)的測(cè)定元險(xiǎn)成績(jī)：學(xué)號(hào)：1989班級(jí)：實(shí)驗(yàn)日期：2011-9-18實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)定套管換熱器中水一水物系在常用流速范圍內(nèi)的總傳熱系數(shù)K,分析強(qiáng)化傳熱效果的途徑。- - -總傳熱系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解換熱器的結(jié)構(gòu)，掌握換熱器的操作方法。2掌握換熱器總傳熱系數(shù)K的測(cè)定方法。3.了解流體的流量和流向不同對(duì)總傳熱系數(shù)的影響二、基本原理在工業(yè)生產(chǎn)中，要完成加熱或冷卻任務(wù)，一般是通過(guò)換熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即換熱器必須在單位時(shí)間內(nèi)完成傳送一定的熱量以滿足工藝要求。換熱器性能指標(biāo)之一是傳熱系數(shù)Ko通過(guò)對(duì)這一指標(biāo)的實(shí)際測(cè)定，可對(duì)換熱器操作、選用、及改

2、進(jìn)提供依據(jù)。傳熱系數(shù)K值的測(cè)定可根據(jù)熱量恒算式及傳熱速率方程式聯(lián)立求解。傳熱速率方程式：TOC o 1-5 h z0皿九(1)通過(guò)換熱器所傳遞的熱量可由熱量恒算式計(jì)算，即Q=WhCph(T1T2)=WcCpc律一t)+Q損(2)若實(shí)驗(yàn)設(shè)備保溫良好，Q損可忽略不計(jì)，所以Q=WhCph(T1T2)=WcCpc(t2t1)(3)式中，Q為單位時(shí)間的傳熱量，W；K為總傳熱系數(shù)，W/(m2C)；九為傳熱對(duì)數(shù)平均溫度差，C；S為傳熱面積(這里基于外表面積)，m2；Wh,Wc為熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；Cph,Cpc為熱、冷流體的平均定壓比熱，J/(kgC)；片爲(wèi)為熱流體的進(jìn)出口溫度，C；t,t2為冷

3、流體的進(jìn)出口溫度，C。Atm為換熱器兩端溫度差的對(duì)數(shù)平均值，即AtAt4)At=2+mAtIn2At1AtAt+At當(dāng)石22時(shí)，可以用算術(shù)平均溫度差(一1)代替對(duì)數(shù)平均溫度差。由上式所計(jì)算出口1的傳熱系數(shù)K為測(cè)量值K測(cè)。測(cè)傳熱系數(shù)的計(jì)算值K計(jì)可用下式進(jìn)行計(jì)算:計(jì)5)111V5o+V+Raa九s0i式中，a0為換熱器管外側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2C)；a.為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2C)；5為管壁厚度，m；尢一一管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2C)；RS為污垢熱阻,m2C/Wo當(dāng)管壁和垢層的熱阻可以忽略不計(jì)時(shí)，上式可簡(jiǎn)化成：1aaTOC o 1-5 h zK=0_i- HYPERLI

4、NK l bookmark25 o Current Document 計(jì)11a+a(6)+0iaa0i三、實(shí)驗(yàn)裝置及流程1實(shí)驗(yàn)流程本實(shí)驗(yàn)裝置為一套管換熱器，采用冷水熱水系統(tǒng)，流程如圖所示。冷水經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入換熱器的冷水流道，進(jìn)行熱交換后排入地溝。熱水槽中的水被加熱到預(yù)定溫度后，由管道泵送至流量計(jì)計(jì)量，再進(jìn)入換熱器的熱水流道，進(jìn)行熱交換后返回?zé)崴垩h(huán)使用在冷熱水進(jìn)、出口處都分別裝有銅電阻測(cè)量溫度。實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)有逆流和并流兩種流程，通過(guò)換向閥門(mén)改變冷水的流向，進(jìn)而測(cè)得兩流體逆流或并流流動(dòng)時(shí)的總傳熱系數(shù)。2主要設(shè)備儀表規(guī)格(1)套管換熱器：內(nèi)管為紫銅管，管徑do=6mm；換熱管長(zhǎng)度l=1.0

5、75m；(2)測(cè)溫裝置：Cu50型銅電阻配以數(shù)字溫度顯示儀；熱水發(fā)生器：f219x6mm,材質(zhì)為不銹鋼；加熱器功率：lkW，由智能程序控溫儀控制并顯示其中溫度；流量計(jì)：LZB15轉(zhuǎn)子流量計(jì)，范圍：0160L/h；LZB25轉(zhuǎn)子流量計(jì)，范圍：0400L/h。453X10口口口總傳熱系教測(cè)定實(shí)聲裝置流程圈7-溫度顯示儀S.轉(zhuǎn)子噴量計(jì)器於t10.管道泵1L排氣閥1.調(diào)節(jié)閥2.轉(zhuǎn)子菠量計(jì)3.銅電阻換冋閥S.喜管換熱器B儀表箱總傳熱系數(shù)測(cè)定裝置仿真界面四、實(shí)驗(yàn)步驟1熟悉流程、管線，檢查各閥門(mén)的開(kāi)啟位置，熟悉各閥門(mén)的作用。2將熱水發(fā)生器水位約維持在其高度的2/3，把換向閥門(mén)組調(diào)配為逆流。3打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，

6、通過(guò)智能程序控溫儀設(shè)定加熱器溫度，通電加熱并啟動(dòng)管道泵，開(kāi)啟熱水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)熱水流量為定值。4當(dāng)熱水發(fā)生器溫度接近設(shè)定值時(shí)開(kāi)啟冷水離心泵和出口閥，調(diào)節(jié)冷水閥使冷水流量為定值。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意開(kāi)啟冷水槽上水閥勿使槽內(nèi)水位下降太多。5待冷、熱水溫度穩(wěn)定后，記錄冷、熱水的進(jìn)出口溫度。6調(diào)節(jié)冷水閥，改變冷水流量，測(cè)取6個(gè)數(shù)據(jù)。注意，每次流量改變后，須有一定的穩(wěn)定時(shí)間，待有關(guān)參數(shù)都穩(wěn)定后，再記錄數(shù)據(jù)。7把換向閥門(mén)組調(diào)配為并流，調(diào)節(jié)冷水閥，改變冷水流量，待溫度穩(wěn)定后記錄有關(guān)參數(shù)。8實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥門(mén)，關(guān)閉熱水泵的電源開(kāi)關(guān)并關(guān)閉冷水離心泵出口閥及離心泵，最后關(guān)閉總電源。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整理原始數(shù)據(jù)記錄表，將

7、有關(guān)數(shù)據(jù)整理在數(shù)據(jù)處理表中。逬岀匚|說(shuō)口出口j33.Z31SLUU20.325.13603B.B3B.&L2020.5泳24D437TL4DZ0.3ZT140371L6020.L2B.3熱水流呈計(jì)瀆數(shù)L/t熱水富度pLrL沁富1諂口岀口講口出口4033BaL2Q21-12B2360門(mén)LX1L4U20.627s4D.33BL&UZ0.LZB.3丸才訕ME-C)VfliT：-.宦IV：|-小:T3-TZ02)2.77777BE-054.B2.7S96.連別L”49.4S39162.0L69D3EHZE2916.67T2：13K533E-056.7E3.8SS32.E2ia2.213.39K2346

8、0.85233B93539E-05G.623.T1104102T14.34便6庚67川4i444444E-0E6.223.21150.572.G14.0G0$31.359冊(cè)itmCC)珈lUtVnE.DL2Lli-i：:芥7172CC)黑333333E-0EB.82.8Q4J6.鋼L114.OTEG323S.0523BB33S9E-05B.423.31039.2232L5.193OT2.0Lfl9D3E-i23391.2H34444444ECT23.211E0.5723L7D7CZ13594.5742列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫(xiě)出典型數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程，分析和討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。解：- - -1)逆流T=38.8C

9、,T2=36.6C,q=20.5C,t2=27.2Ctl=T1-t2=38.8r-27.2r=11.6r,t2=T2-t1=36.6r-20.5r=16.irAt_11.62二0.720Y2,Atm逆At+At=12211.6+16.12=13.85C并流T1=40.3C，T2=38.6C，t1=21.4C，t2=28.2Ct1=T1-t1=40.3C-21.4C=18.9C,t2=T2-t2=38.6C-28.2C=10.4CAt_18.9At10A2=1.82Y2,人At+AtAt=12m并218.9+10.42=14.65C熱負(fù)荷水qm2=120L/h=119.76kg/h,cp2=4.

10、183X103J/(kgC),q逆=20.5C,t2=27.2C，t1=21.4C，t2=28.2C逆1并2并Q逆(t2逆叫逆)=119.76/3600X4.183X103X(27.2-20.5)=932.335WQ=qm2cp2(t2-t1)=119.76/3600X4.183X103X(28.2-21.4)=946.250WA=2.016903X10-2m2Q932.335k=%=.=3337.6W/(m2C)逆AAt2.016903x10-2x13.85m逆Q946.250k=匚=3202.4W/(m2C)并AAt2.016903x10-2x14.65m并六、思考題1.影響傳熱系數(shù)K的因素有哪些？答：傳熱系數(shù)的計(jì)算值K計(jì)可用下式進(jìn)行計(jì)算:計(jì)5)111y&p+y+Raa九s0i式中，a0為換熱器管外側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2C)；a.為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2C)；&為管壁厚度，m；尢一一管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2C)；RS為污垢熱阻，m2C/W。2在實(shí)驗(yàn)中哪些因素影響實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性？答：換熱器管外側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)、換熱器