實驗五 傳熱實驗正確

實驗五傳熱實驗實驗?zāi)康牧私鈸Q熱器的結(jié)構(gòu)及用途學(xué)習(xí)換熱器的操作方法了解傳熱系數(shù)的測定方法測定所給換熱器的傳熱系數(shù)K。實驗原理根據(jù)傳熱方程Q=KAΔt，只要測得傳熱速率Q、有關(guān)各溫度和傳熱面積，即可算出傳熱系數(shù)K。在該實驗中，利用加熱空氣和自來水通過列管式換熱器來測定K，只要測出空氣的進出口溫度、自來水進出口溫度以及水和空氣的流量即可。在工作過程中，如不考慮熱量損失，則加熱空氣放出的熱量Q1與自來水得到的熱量Q2應(yīng)相等，但實際上因熱損失的存在，此兩熱量不等，實驗中以Q2為準。實驗流程及實驗裝置本實驗裝置由列管換熱器、風(fēng)機、空氣電加熱器、管路、轉(zhuǎn)子流量計、溫度計等組成?？諝庾吖艹蹋邭こ?。列管式換熱器的傳熱面積由管徑、管束和管長進行計算。空氣-水蒸氣換熱流程圖1-空氣流量調(diào)節(jié)閘閥2-空氣流量調(diào)節(jié)旁路閥3-空氣均勻分布器4-可移動實驗框架5-防振軟連接6-風(fēng)機7-閥8-蒸汽進氣管9-閥10-排不寧性氣體閥門11-冷空氣出口溫度12-蒸汽壓力表13-蒸汽噴汽管14-換熱紫銅管15-空氣轉(zhuǎn)子流量計16-空氣進口溫度四、實驗步驟及操作要領(lǐng)1、熟悉設(shè)備流程，掌握各閥門、轉(zhuǎn)子流量計和溫度計的作用。2、在實驗開始時，先開水路，再開氣路，最后再開加熱器。3、控制所需的氣體和水的流量。4、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄水的流量，進出口溫度，記錄空氣的流量和進出口溫度。記錄設(shè)備的有關(guān)參數(shù)，重復(fù)一次。5、保持空氣的流量不變，該改變自來水的流量，重復(fù)第四步。6、保持第四步水的流量，改變空氣的流量，重復(fù)第四步。7、實驗結(jié)束后，關(guān)閉加熱器、風(fēng)機和自來水閥門操作原則為防止可能的設(shè)備后，損壞，必須先開啟鼓風(fēng)機、空氣流量計閥和冷水閥后，方可開啟電加熱器開關(guān)。實驗結(jié)束后，則應(yīng)先關(guān)閉電加熱器開關(guān)，待裝置冷卻后在關(guān)閉空氣、冷水系統(tǒng)。實驗需維持定態(tài)操作。即每次測量時，各操作變量必須維持在同一水準。由于實驗過程中存在不可避免的干擾，需注意各變量的變動情況，并作及時調(diào)整，。當(dāng)冷熱流體流量調(diào)整后，應(yīng)穩(wěn)定足夠長時間方可記錄數(shù)據(jù)。六、實驗數(shù)據(jù)記錄和整理1.設(shè)備參數(shù)和有關(guān)常數(shù)空氣溫度_20℃_；

大氣壓_0.1_MPa；換熱流型_錯流_；換熱面積0.4m2。2.實驗數(shù)據(jù)記錄表序號空氣流量讀數(shù)m3/h空氣進口溫度℃空氣出口溫度℃水流量L/h水進口溫度℃水出口溫度℃1

16

109.8

27.2

120

17.6

19.42

16

110.1

27.3

120

17.6

19.53

16

109.9

29.5

60

17.7

21.24

16

110.0

29.6

60

17.7

21.25

8

110.7

27.6

60

17.7

19.76

8

109.5

27.5

60

17.8

19.73.數(shù)據(jù)處理序號空氣流量m3/s水流量Kg/s水的算術(shù)平均溫度水的比熱J/kg傳熱速率J/s對數(shù)平均溫差△tm換熱面積m2傳熱系數(shù)KW/(m2·℃)K的平均值W/(m2·℃)10.0044440.03333318.54183252.0035.670.417.6617.98520.0044440.03333318.554183262.0735.780.418.3130.0044440.01666719.454183244.0135.780.417.0517.00540.0044440.01666719.454183244.0135.960.416.9650.0022220.01666718.74183139.4335.070.49.949.7760.0022220.01666718.754183132.4634.480.49.60六、實驗結(jié)果及討論

1.求出換熱器在不同操作條件下的傳熱系數(shù)。解：換熱器的傳熱量：Q=KSΔtm=Wccpc（t2-t1）=×4.2

×103×(19.4—17.6)=252W=T1-t2=109.8-19.4=90.4℃=T2-t1=27.2-17.6=9.6℃==36.03℃=0.0195=43.5查表可知：=0.99已知傳熱面積A=0.4m2，Q=KAΔtmΔtm==35.67所以==17.66W/(m2·℃)2.對比不同操作條件下的傳熱系數(shù)，分析數(shù)值，你可得出什么結(jié)論？答：K值總是接近熱阻大的流體側(cè)的α值，實驗中，提高空氣側(cè)的α值以提高K值。3.轉(zhuǎn)子流量計在使用時應(yīng)注意什么問題？如何校正度數(shù)？答：對于液體：下標1為出廠標定液體，下標2為實際液體：對于氣體：，（轉(zhuǎn)子材料密度ρf>>ρg），下標1為出廠標定氣體，下標2為實際氣體。4.針對該系統(tǒng)，如何強化傳熱過程才更有效，為什么？答：提高對流傳熱系數(shù)α值，如提高空氣流速，內(nèi)管加入填充物或采用螺紋管。加熱面在上，制冷面在下。

5.逆流換熱和并流換熱有什么區(qū)別？你能用該實驗裝置加以驗證嗎？答：（1）逆流推動力tm大，載熱體用量少。熱敏物料加熱，控制壁溫以免過高。（2）在相同水流量條件下，在獲得相同Q時，逆流操作的時間較并流所需的時間要少。

6.傳熱過程中，哪些工程因素可以調(diào)動？答：（1）增大傳熱面積S。（2）提高傳熱系數(shù)α。（比如流體與固體之間對流換熱的話，可以提高對流換熱系數(shù)，比如固體表面粗糙化、采用強制對流沖刷表面、橫向沖刷管路、改變管束排列方式等；增大角系數(shù)，即盡量使兩表面靠近且正對。）（3）提高溫差Δtm，增加換熱物體間的溫度差。7.該實驗的穩(wěn)定性受哪些因素的影響？答：（1）空氣和蒸汽的流向。 （2）冷凝水不及時排走。 （3）蒸汽冷凝過程中，存在不冷凝氣體，對傳熱的影響

8.你能否對此實驗裝置做些改進，使之能夠用于空氣一側(cè)對流傳熱系數(shù)的測定？答：使空氣走殼程，水走管程，根據(jù)流體在管外的強制對流公式，可求出空氣一側(cè)的對流傳熱系數(shù)α值。化工原理實