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传热实验
一、实验目的
了解换热器的结结构及用途。
学习换热器的操作方法。
了解传热系数的测定方法。
测定所给换热器的传热系数K。
学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。
二、实验原理
根据传热方程Q=KA△tm，只要测得传热速率Q，冷热流体进出口温度和传热面积A，即可算出传热系数K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K,只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流量即可。
在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气释放出的热量Q1与自来水得到的热量Q2应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以Q2为准。
三、实验流程和设备
实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。空气走管程，水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。
实验流程图：
水进口温度计列管式换热器
水进口温度计
列管式换热器
温度计
温度计
空气电加热器
空气进口温度计
调节阀
风机
转子流量计
转子流量计
传热系数K测定实验流程图
四、实验步骤及操作要领
1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。
2、实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。
3、控制所需的气体和水的流量。
4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数。重复一次。
5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。
6、保持第4步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。
7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。
五、实验数据记录和整理
1、设备参数和有关常数
换热流型 错流； 换热面积 0.4㎡
实验数据记录
序号
风机出口压强mH2O
空气流量读数m3/h
空气进口温度℃
空气出口温度℃
水流量L/h
水进口温度℃
水出口温度℃
1
1.6
16
110
29.2
80
18.9
21.9
2
1.6
16
110
29.4
80
18.9
21.9
1
1.6
16
110
29.9
60
18.9
22.4
2
1.6
16
110
29.9
60
18.9
22.3
1
1.6
16
110
31.9
20
19.0
24.8
2
1.6
16
110
32.0
20
19.0
24.9
1
1.6
11
110
29.6
20
19.1
23.0
2
1.6
11
110
29.6
20
19.0
23.0
1
1.6
6
110
27.8
20
19.0
21.3
2
1.6
6
110
27.8
20
19.0
21.3
数据处理
序号
空气流量m3/s
水流量kg/s
水的算术平均温度℃
水的比热容J/（kg·℃）
传热速率J/s
对数平均温度△tm
换热面积m2
传热系数K W/m2K
K的平均值W/m2K
1
0.0044
0.0222
20.40
4183
278.867
36.2479
0.4
19.2333
19.1717
2
0.0044
0.0222
20.40
4183
278.867
36.4816
0.4
19.1101
1
0.0044
0.0167
20.65
4183
244.008
36.9177
0.4
16.5238
16.2817
2
0.0044
0.0167
20.60
4183
237.037
36.9456
0.4
16.0396
1
0.0044
0.0056
21.90
4185
134.850
38.2991
0.4
8.8024
8.8696
2
0.0044
0.0056
21.95
4185
137.175
38.3740
0.4
8.9367
1
0.0031
0.0056
21.05
4184
90.653
36.1782
0.4
6.2644
6.3345
2
0.0031
0.0056
21.00
4184
92.978
36.2936
0.4
6.4046
1
0.0017
0.0056
20.15
4183
53.449
34.5811
0.4
3.8641
3.8641
2
0.0017
0.0056
20.15
4183
53.449
34.5811
0.4
3.8641
六、实验结果及讨论
1、求出换热器在不同操作条件下的传热系数。
计算数据如上表，以第一次记录数据序号1为例计算说明：
2、对比不同操作条件下的传热系数，分析数值，你可得出什么结论？
答：比较一、二、三组可知当空气流量不变，水的流量改变时，传热系数变化不大，比较四、五组可知空气流量改变而水的流量不改变时，传热系数有很大变化，且空气流量越大，传热系数越大，传热效果越好；综上可知，K值总是接近热阻大的流体侧的α值，实验中，提高空气侧的α值以提高K值。。
3、转子流量计在使用时应注意什么问题？应如何校正读数？
答：转子流量计不能用于流量过大的流体测量，使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过转子流量计。
读数时应读转子的最大截面与玻璃管刻线相交处的数值，可以读初始值和最终值，取两者之差来校正读数。
4、针对该系统，如何强化传热过程才能更有效，为什么？
答：该系统传热效果主要取决于热流体，所以可以通过增加空气流量，提高其所占比例来强化传热效果；减小水的流量；内管加入填充物或采用螺纹管，加热面在上，制冷面在下。因为由实验可知提高热阻大的流体的传热系数可以更有效的强化传热过程。
5、逆流换热和并流换热有什么区别？你能用实验装置加以验证吗？
答:①逆流换热时热流体是冷热流体流动方向相反；而并流传热时，其冷热流体流动方向相同；②在相同操作条件下，逆流换热器比并流换热器所需传热面积小。可以改变冷热流体进出口方向，测得在相同传热效果下，逆并流所需传热面积大小，从而加以验证。
6、传热过程中，哪些工程因素可以调动？
答：①增大传热面积S；②提高传热系数α；③提高平均温差；④换热过程的流型（并流，逆流，错流）。
7、该实验的稳定性受哪些因素的影响？
答：①冷凝水流通不畅，不能及时排走；②空气成分不稳定，导致被冷凝效果不稳定；③冷热流体流量不稳定；④传热器管表面的相对粗糙度。
8、你能否对此实验装置作些改进，使之能够用于空气一侧对流传热系数的测定？
答：让空气走壳程，水走管程，根据流体在管外的强制对流公式，可提出空气一侧的对流传热系数α值。