[精品]气气列管换热实验实验指导书

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1、气气列管换热实验实验指导书一、实验目的1.测定列管式换热器的总传热系数。2.考察流体流速对总传热系数的彫响。3.比较并流流动传热和逆流流动传热的特点。二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热量交换，称为间壁式换热。如图(4-1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁而的对流传热，固体壁而的热传导和I司体壁而对冷流体的对流传热所组成。达到传热稳定时，冇图4—1间壁式传热过程示意图Q=®Cp](T{-T2)=m2cp2(t2-fJ=KAM(4-1)式中：Q—传热量，J/s；/H]—热流体的质量流率

2、，kg/s；切一热流体的比热，J/(kg-°C)；Ti-热流体的进口温度，°C；T2-热流体的出口温度，°C；加2—冷流体的质量流率，kg/s；cP2—冷流体的比热，J/(kg・°C)；h-冷流体的进口温度，°C；t2-冷流体的出口温度，°C；K-以传热面积A为基准的总给热系数，W/(m2-°C)；Atm-冷热流体的对数平均温差，°C；热、冷流体间的对数平均温差可由式(4—2)计算，△⑺-门-(4-2)1启T2~1列管换热器的换热而积可由式(4—3)算得，A=n-7cdL(4—3)其中，d为列管直径(因本实验为冷热气体强制对流换热，

3、故各列管本身的导热忽略，所以d取列管内径)，L为列管长度，n为列管根数，以上参数取决于列管的设计，详见下文附表。由此可得换热器的总给热系数，K=©(4—4)在木实验装置中，为了尽可能提高换热效率，采用热流体走管内、冷流体走管间形式，但是热流体热量仍会冇部分损失，所以Q应以冷流体实际获得的热能测算，即2=/72V2Cp2(/2<4—5)则冷流体质量流量m2已经转换为密度和体积等可测算的量，其中匕为冷流体的进口体积流量，所以°2也应収冷流体的进口密度，即需更貝冷流体的进口温度(而非定性温度)查表确定。除查表外，对于在0〜100°CZ间，空

4、气的各物性与温度的关系冇如下拟合公式。(1)空气的密度与温度的关系式：p=10-5/2-4.5xl03/+1.2916(2)空气的比热与温度的关系式：60°C以下Cp=1005J/(kg・°C),70°C以上C“=1009J/(kg-°C)o三、实验装置与流程1■风机2（冷流体管路，该风机为抽风机）；2■孔板流量计连接差压变送器；3■冷流体进口温度4-并流传热形式进口闸阀fl;5■热流体进口温度Ti；6•逆流出口温度t2；7■逆流传热形式出口闸阀f4；8-并流形式出口闸阀f2；9-并流出口温度t25；10-热流体出口温度T2；11-逆

5、流传热形式进口闸阀f3；12-玻璃转子流量计；13-风机1（热流体管路）；14-风机旁路阀名称符号单位备注冷流体进口温度tl°C热流体走管内，冷流体走管间。列管规格①12X2mm，共13根列y,klnio逆流出口温度（2°C并流出口温度°C热流体进口温度□°C热流体出口温度t2°C热风流量V1m3/h冷风流量V2m3/h本装置采用冷空气与热空气体系进行对流换热。热流体由风机1经过玻璃转子流量计进入加热管预热，温度测定后进入列管换热器管内，出口也经温度测定后总接排出。冷流体山风机2吸入经孔板流量计测量后，由温度计测定其进口温度，并由闸阀

6、fl、f2、f3、f4选择逆流或并流传热形式。即：上图f3、f4打开为逆流换热的形式，fl,f2打开为并流换热的形式。冷流体的流量通过变频器调节，热流体的流最由白风机的旁路阀调节。U!操作步骤1、打开总电源开关、仪表开关，热风机，待各仪表温度自检显示正常后进行下步操作。2、打开热流体风机的出口旁路，再调节旁路阀门到适合的实验流量。（一般取热流体流量60〜80n?/h，整个实验过程中保持恒定。）3、开启加热开关，通过C1000仪表调节，使加热电压到一恒定值。（先调到手动（M）,调节MV,待温度到30・40度，调到自动（A）设置温度到80

7、度）a）待热流体在恒定流量下的进口温度相对不变后，启动冷风机，通过C1000仪表调节风量；b）打开相应的闸阀，如f3、f4打开为逆流换热的形式，fl,f2打开为并流换热的形式。c）然后以冷流体流虽:作为实验的主变量，调节风机旁路（手动控制流量）从10〜60m?/h流最范围内，选取5到6个点作为工作点进行实验数据的测定。d）待某一流量下的热流体和逆流的冷流体换热的四个温度相对恒定后，对认为换热过程基本平衡了，抄录冷热流体的流量和温度，即完成逆流换热下一组数据的测定。之后，改变一个冷流体的风量，待换热平衡后抄录一组实验数据。e）同理，可进

8、行冷热流体的并流换热实验。阀门先打开再关闭。注意：热流体流最在整个实验过程中最好保持不变，但在一次换热过程中，必须待热流体进出口温度相対恒定后方可认为换热过程平衡。0实验结束，M先关闭加热器，待各温度显示至室温左右，再关