传热实验
一、实验目得
了解换热器得结结构及用途。
学习换热器得操作方法、
了解传热系数得测定方法。
测定所给换热器得传热系数K。
学习应用传热学得概念与原理去分析与强化传热过程,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与传热面积Ａ,即可算出传热系数K、在该实验中,利用加热空气与自来水通过列管式换热器来测定Ｋ,只要测出空气得进出口温度、自来水进出口温度以及水与空气得流量即可。
在工作过程中,如不考虑热量损失,则加热空气释放出得热量Q1与自来水得到得热量Q2应相等,但实际上因热损失得存在,此两热量不等,实验中以Q2为准。
三、实验流程与设备
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、列管式换热器得传热面积由管径、管数与管长进行计算、
实验流程图:
水进口温度计
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、转子流量计与温度计得作用。
2、实验开始时,先开水路,再开气路,最后再开加热器。
3、控制所需得气体与水得流量。
4、待系统稳定后,记录水得流量、进出口温度,记录空气得流量与进出口温度,记录设备得有关参数。重复一次。
5、保持空气得流量不变,改变自来水得流量,重复第四步、
6、保持第4步水得流量,改变空气得流量,重复第四步。
7、实验结束后,关闭加热器、风机与自来水阀门、
五、实验数据记录与整理
１、设备参数与有关常数
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
水得算术平均温度℃
水得比热容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得平均值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得传热系数。
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得传热系数,分析数值,您可得出什么结论？
答:比较一、二、三组可知当空气流量不变,水得流量改变时,传热系数变化不大,比较四、五组可知空气流量改变而水得流量不改变时,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值总就是接近热阻大得流体侧得α值,实验中,提高空气侧得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得流体测量,使用时流量计必须安装在垂直走向得管段上,流体介质自下而上地通过转子流量计。
读数时应读转子得最大截面与玻璃管刻线相交处得数值,可以读初始值与最终值,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;减小水得流量;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得流体得传热系数可以更有效得强化传热过程。
5、逆流换热与并流换热有什么区别？您能用实验装置加以验证不？
答:①逆流换热时热流体就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换热过程得流型(并流,逆流,错流)。
７、该实验得稳定性受哪些因素得影响？
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传热器管表面得相对粗糙度。
８、您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得测定?
答:让空气走壳程,水走管程,根据流体在管外得强制对流公式,可提出空气一侧得对流传热系数α值。