[精品]氣氣列管換熱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

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1、氣氣列管換熱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定列管式換熱器的總傳熱系數(shù)。2.考察流體流速對(duì)總傳熱系數(shù)的彫響。3.比較并流流動(dòng)傳熱和逆流流動(dòng)傳熱的特點(diǎn)。二、基本原理在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量情況下，冷、熱流體系通過(guò)固體壁面(傳熱元件)進(jìn)行熱量交換，稱(chēng)為間壁式換熱。如圖(4-1)所示，間壁式傳熱過(guò)程由熱流體對(duì)固體壁而的對(duì)流傳熱，固體壁而的熱傳導(dǎo)和I司體壁而對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱所組成。達(dá)到傳熱穩(wěn)定時(shí)，冇圖4—1間壁式傳熱過(guò)程示意圖Q=?Cp](T{-T2)=m2cp2(t2-fJ=KAM(4-1)式中：Q—傳熱量，J/s；/H]—熱流體的質(zhì)量流率

2、，kg/s；切一熱流體的比熱，J/(kg-°C)；Ti-熱流體的進(jìn)口溫度，°C；T2-熱流體的出口溫度，°C；加2—冷流體的質(zhì)量流率，kg/s；cP2—冷流體的比熱，J/(kg?°C)；h-冷流體的進(jìn)口溫度，°C；t2-冷流體的出口溫度，°C；K-以傳熱面積A為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù)，W/(m2-°C)；Atm-冷熱流體的對(duì)數(shù)平均溫差，°C；熱、冷流體間的對(duì)數(shù)平均溫差可由式(4—2)計(jì)算，△⑺-門(mén)-(4-2)1啟T2~1列管換熱器的換熱而積可由式(4—3)算得，A=n-7cdL(4—3)其中，d為列管直徑(因本實(shí)驗(yàn)為冷熱氣體強(qiáng)制對(duì)流換熱，

3、故各列管本身的導(dǎo)熱忽略，所以d取列管內(nèi)徑)，L為列管長(zhǎng)度，n為列管根數(shù)，以上參數(shù)取決于列管的設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)下文附表。由此可得換熱器的總給熱系數(shù)，K=?(4—4)在木實(shí)驗(yàn)裝置中，為了盡可能提高換熱效率，采用熱流體走管內(nèi)、冷流體走管間形式，但是熱流體熱量仍會(huì)冇部分損失，所以Q應(yīng)以冷流體實(shí)際獲得的熱能測(cè)算，即2=/72V2Cp2(/2<4—5)則冷流體質(zhì)量流量m2已經(jīng)轉(zhuǎn)換為密度和體積等可測(cè)算的量，其中匕為冷流體的進(jìn)口體積流量，所以°2也應(yīng)収冷流體的進(jìn)口密度，即需更貝冷流體的進(jìn)口溫度(而非定性溫度)查表確定。除查表外，對(duì)于在0?100°CZ間，空

4、氣的各物性與溫度的關(guān)系冇如下擬合公式。(1)空氣的密度與溫度的關(guān)系式：p=10-5/2-4.5xl03/+1.2916(2)空氣的比熱與溫度的關(guān)系式：60°C以下Cp=1005J/(kg?°C),70°C以上C“=1009J/(kg-°C)o三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程1■風(fēng)機(jī)2（冷流體管路，該風(fēng)機(jī)為抽風(fēng)機(jī)）；2■孔板流量計(jì)連接差壓變送器；3■冷流體進(jìn)口溫度4-并流傳熱形式進(jìn)口閘閥fl;5■熱流體進(jìn)口溫度Ti；6?逆流出口溫度t2；7■逆流傳熱形式出口閘閥f4；8-并流形式出口閘閥f2；9-并流出口溫度t25；10-熱流體出口溫度T2；11-逆

5、流傳熱形式進(jìn)口閘閥f3；12-玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；13-風(fēng)機(jī)1（熱流體管路）；14-風(fēng)機(jī)旁路閥名稱(chēng)符號(hào)單位備注冷流體進(jìn)口溫度tl°C熱流體走管內(nèi)，冷流體走管間。列管規(guī)格①12X2mm，共13根列y,klnio逆流出口溫度（2°C并流出口溫度°C熱流體進(jìn)口溫度□°C熱流體出口溫度t2°C熱風(fēng)流量V1m3/h冷風(fēng)流量V2m3/h本裝置采用冷空氣與熱空氣體系進(jìn)行對(duì)流換熱。熱流體由風(fēng)機(jī)1經(jīng)過(guò)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入加熱管預(yù)熱，溫度測(cè)定后進(jìn)入列管換熱器管內(nèi)，出口也經(jīng)溫度測(cè)定后總接排出。冷流體山風(fēng)機(jī)2吸入經(jīng)孔板流量計(jì)測(cè)量后，由溫度計(jì)測(cè)定其進(jìn)口溫度，并由閘閥

6、fl、f2、f3、f4選擇逆流或并流傳熱形式。即：上圖f3、f4打開(kāi)為逆流換熱的形式，fl,f2打開(kāi)為并流換熱的形式。冷流體的流量通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)，熱流體的流最由白風(fēng)機(jī)的旁路閥調(diào)節(jié)。U!操作步驟1、打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)、儀表開(kāi)關(guān)，熱風(fēng)機(jī)，待各儀表溫度自檢顯示正常后進(jìn)行下步操作。2、打開(kāi)熱流體風(fēng)機(jī)的出口旁路，再調(diào)節(jié)旁路閥門(mén)到適合的實(shí)驗(yàn)流量。（一般取熱流體流量60?80n?/h，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持恒定。）3、開(kāi)啟加熱開(kāi)關(guān)，通過(guò)C1000儀表調(diào)節(jié)，使加熱電壓到一恒定值。（先調(diào)到手動(dòng)（M）,調(diào)節(jié)MV,待溫度到30?40度，調(diào)到自動(dòng)（A）設(shè)置溫度到80

7、度）a）待熱流體在恒定流量下的進(jìn)口溫度相對(duì)不變后，啟動(dòng)冷風(fēng)機(jī)，通過(guò)C1000儀表調(diào)節(jié)風(fēng)量；b）打開(kāi)相應(yīng)的閘閥，如f3、f4打開(kāi)為逆流換熱的形式，fl,f2打開(kāi)為并流換熱的形式。c）然后以冷流體流雖:作為實(shí)驗(yàn)的主變量，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)旁路（手動(dòng)控制流量）從10?60m?/h流最范圍內(nèi)，選取5到6個(gè)點(diǎn)作為工作點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定。d）待某一流量下的熱流體和逆流的冷流體換熱的四個(gè)溫度相對(duì)恒定后，對(duì)認(rèn)為換熱過(guò)程基本平衡了，抄錄冷熱流體的流量和溫度，即完成逆流換熱下一組數(shù)據(jù)的測(cè)定。之后，改變一個(gè)冷流體的風(fēng)量，待換熱平衡后抄錄一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。e）同理，可進(jìn)

8、行冷熱流體的并流換熱實(shí)驗(yàn)。閥門(mén)先打開(kāi)再關(guān)閉。注意：熱流體流最在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好保持不變，但在一次換熱過(guò)程中，必須待熱流體進(jìn)出口溫度相対恒定后方可認(rèn)為換熱過(guò)程平衡。0實(shí)驗(yàn)結(jié)束，M先關(guān)閉加熱器，待各溫度顯示至室溫左右，再關(guān)