传热实验实验报告

江 苏 大 学

实 验 报 告

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实验 传热实验

一．实验目的

1、了解换热器的结结构及用途。 2、学习换热器的操作方法。 3、了解传热系数的测定方法。 4、测定所给换热器的传热系数K。

5、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，自来水走壳程。列管式换热器的传热面积已标出为0.4㎡。

实验流程图

四、实验步骤及操作要领

1、通过模拟操作熟悉设备流程，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.通过阀门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。

5、按照所给数据调节水和空气流量，重复上一步。 6、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

列管换热器的管数n =2根，空气进口温度T =120℃，换热流型 错流； 换热面积 =0.4㎡ 2、实验数据记录 空气流量空气进口空气出口水流量 水进口温水出口温序号 读数m3/h 温度℃ 温度℃ L/h 度℃ 度℃ 1 2 3 16 12 12 120 120 120 44.8 43.0 43.9 80 80 40 22.4 22.4 22.4 26.5 25.7 29.2 3、数据处理 序号 空气流水流量 水算数量m3/s Kg/s 平均温度℃ 1 0.00444 0.022 24.45 2 3 0.00333 0.022 24.05 0.00333 0.011 25.80 水的比传热速对数平换热传热系数K 热 率J/S 均温度面积W/（㎡.℃） kJ/kg △tm ㎡ 102 380.75 48.62 0.4 19.58 100 108 306.46 47.48 315.67 45.98 0.4 0.4 16.14 17.16 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。 计算第一组数据

Q=KA△tm =WcCpc(tc2-tc1)

tc=(tc1+tc2)/2=(22.4+26.5)/2=24.45℃

查表并用内差法求得 Cpc=4.179kJ/(kg〃℃)； 先按逆流计算对数平均温度差△tmˊ

逆流：th1=120℃→th2=44.8℃

tc2=26.5℃←tc1=22.4℃

则△t1=(th2-tc1)=44.8-22.4=22.4℃ △t2=(th1-tc2)=120-26.5=93.5℃

所以△tmˊ=(△t1-t2)/(㏑△t2/△t1)=49.759℃；

错流时温度变化因素

P=（tc2-tc1）/(th1-tc1)=(26.5-22.4)/(120-22.4)=0.042 R=(th1-th2)/(tc2-tc1)=(120-44.8)/(26.5-22.4)=18.34 代入单壳程双管程温度系数计算公式得φ=0.977 则△tmˊ=0.977×49.76=48.62℃

所以

K=WcCpc(tc2-tc1)/（A△tm）

=〔(80/3600)×4.179×1000×4.1〕/(0.4×48.62)=19.58W/(㎡〃℃) 同理计算下两组数据填入表格

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：比较一二组可知当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；表较二三组可知，空气流量不变，水的流量改变时，传热系数变化不大。

综上可知，传热系数主要取决于热流体，热流体流量越大，传热效果越好。 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。

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。

所以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：可以增加传热面积，提高传热系数，或者增加对数平均温度差来提高传热效率。也可以尽量采用逆流传热来减小换热器面积，节约设备成本。 7、该实验的稳定性受哪些因素的影响？

（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：改成套管式换热器