換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺使用說明書
- 發(fā)布者：信 息 資 訊 發(fā)表時(shí)間:2020-03-16
- 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解換熱器的工作原理，實(shí)測出流體的流量、溫度等有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出熱交換器的換熱量及對數(shù)平均溫差，分析換熱器的傳熱狀況，并比較順流和逆流的差別。
二、實(shí)驗(yàn)原理
在換熱器中需要交換熱量的冷熱流體通常分別在固體壁面的兩側(cè)流動。熱量從壁面一側(cè)的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體的過程稱為傳熱過程。傳熱過程中傳遞的熱量正比于冷、熱流體間的溫差及傳熱面積，即
式中：F — 傳熱面積 [㎡]
（1） 列管換熱器 0.36m2
（2） 板式換熱器 0.56m2
（3） 套管換熱器 0.12m2
電加熱器 6.0kw
△T — 冷熱流體間的平均溫差 [℃]
K — 換熱器的傳熱系數(shù) [W/m·℃]
Q — 冷熱流體間單位時(shí)間交換的熱量 [W]
冷熱流體間的平均溫差△T常采用對數(shù)平均溫差。對于工業(yè)上常用的順流和逆流換熱器，對數(shù)平均溫差由下式計(jì)算
式中：△Tmax — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較大者
△Tmin — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較小者
換熱器兩端冷、熱流體間的溫差及每一種流體中的溫度分布如圖a、圖b所示。
當(dāng)比值△Tmax/△Tmin小于或等于1.7時(shí)，對數(shù)平均溫差可簡單的用算術(shù)平均溫差來代替，即
除了順流和逆流按公式（2）計(jì)算平均溫差以外，其他流動形式的對數(shù)平均溫差，都可以由假想的逆流工況對數(shù)平均溫差乘上一個(gè)修正系數(shù)得到。修正系數(shù)的值可以由各種傳熱學(xué)書上或換熱器手冊上查得。
換熱器實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是測定傳熱系數(shù)K。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由恒溫?zé)崴渲谐鰜淼臒崴?jīng)水泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)換熱器內(nèi)管。在熱水進(jìn)出換熱器處分別用熱電阻測量水溫。從換熱器內(nèi)管出來的以被冷卻的熱水仍然回到熱水箱中，經(jīng)再加熱供循環(huán)使用。冷卻水由自來水經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入換熱器套管，在套管中被加熱后的冷卻水排向外界，一般不再循環(huán)使用。套管外包有保溫層，以盡量減少向外界的散熱損失。冷卻水進(jìn)出口溫度用熱電阻測量。通常希望冷熱側(cè)熱平衡誤差小于3%。
實(shí)驗(yàn)中待各項(xiàng)溫度達(dá)到穩(wěn)定工況時(shí)，測出冷、熱流體進(jìn)出口的溫度和冷、熱流體的流量，就可以由下式計(jì)算通過換熱面的總傳熱量，
式中：M1、M2 — 冷、熱流體的質(zhì)量流量 [kg/s]
Cp1、Cp2 — 冷、熱流體的比熱 [kJ/kg·℃]
T1′、T1″ — 熱流體的進(jìn)出口溫度
T2′、T2″ — 冷流體的進(jìn)出口溫度
由算得的傳熱量和對數(shù)平均溫差及已知的換熱面積，便可由公式（1）計(jì)算出傳熱系數(shù)K。
三、實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)臺由控制面板、順、逆流換向閥、熱水箱、熱水泵、冷水熱水流量計(jì)及控溫測溫電路、套管換熱器、列管換熱器、板式換熱器等組成。（如下圖所示）
1.冷水泵 2冷水箱 3.冷水流量計(jì) 4.冷水順逆流閥門組 5.列管式換熱器 6.套管式換熱器 7.板式換熱器 8.熱水流量計(jì) 9.熱水箱 10. 熱水泵 11 電加熱器 巡檢儀溫度顯示：（1-熱水進(jìn)口溫度；2-熱水出口溫度；3-冷水進(jìn)口溫度；4-冷水出口溫度；5-熱水流量；6冷水流量）
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1、先將熱水箱加滿水，再在冷水入口接通自來水，冷水出口連通下水道，并調(diào)整好冷水流量，按順流方式扳動順逆流閥門手柄。
2、打開電源開關(guān)與手動加熱開關(guān)，調(diào)整溫度控制儀器使熱水箱加熱溫度控制在50-60℃左右，打開水泵開關(guān)，并調(diào)整熱水流量。整個(gè)加熱系統(tǒng)全部靠自動控溫。待冷熱流體進(jìn)出口溫度穩(wěn)定后，即可讀取溫度與流量數(shù)值，并做好記錄。
3、切換成逆流流動方式，等顯示溫度穩(wěn)定后，讀取溫度與流量數(shù)值，并做好記錄。
4、對于板式散熱器由于其流動狀況近于叉流狀況，建議只作順流的一種實(shí)驗(yàn)就可以了。
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，切斷全部電源，放掉積水。
五、實(shí)驗(yàn)要求
1、按實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的要求，進(jìn)行計(jì)算，并整理好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析兩種流動方式的傳熱情況，就對數(shù)平均溫差、傳熱系數(shù)、熱效率進(jìn)行對比，最后對本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果予以分析。
六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表
換熱器名稱 環(huán)境溫度 ℃
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