1、1实验三 传热实验一、实验目的1.了解换热器的结构及用途。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=KAtm ，只要测得传热速率Q、有关各温度和传热面积，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、实验流程及设备本
2、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。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.在实验开始时，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。24.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1次。5.保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第4 步。6.保持第4 步水的流量，改变空气的流量，重复第4 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
3、备参数和有关常数空气温度 20 ； 大气压 0.0101325 MPa； 换热流型 强制湍流 ； 换热面积 0.4m2.实验数据记录表序号风机出口压强 mH20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 1600 16 110.0 27.8 120 18.8 20.42 1600 16 110.1 28.2 120 18.8 20.51 1600 16 110.0 30.2 60 18.8 22.32 1600 16 109.9 30.5 60 18.8 22.41 1600 8 110.2 28.6 60 18.8 20.82 1600 8 109
4、.8 28.4 60 18.8 20.83.数据处理表序号空气流量 m3/s水流量kg/s水的算术平均温度水的比热 J/kg传热速率 J/s对数平均温差换热面积 m2传热系数W/m2Kk 的平均值W/m2K1 0.0044 0.033 20.25 12967 431.47 36.63 0.4 29.452 0.0044 0.033 20.3 13385 445.38 36.77 0.4 30.28 29.871 0.0044 0.017 22.15 24679 410.59 38.55 0.4 26.622 0.0044 0.017 22.15 24679 410.59 38.86 0.4 2
5、6.42 26.521 0.0022 0.017 20.85 13803 229.65 35.88 0.4 16.002 0.0022 0.017 20.75 12967 215.73 35.57 0.4 15.16 15.58六、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。以第一组为例：T1=110.0 T2=27.8 t1=18.8 t2=20.40.98.712tt64307.35.968ln.l12ttm1.0.412tTP06.27.83912tR查表知 0.63mtt水的比热为： kgJtc /12967).82(41)2 传热速率： swQ439670.(由 )/(4
6、5.263.4072KmWtSKm2、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：水流量一定时，空气流量有最优值；且 K 值总是接近热阻大的流体侧 值，实验中提高空气侧的 值以提高 K 值。3、转子流量计在使用时要注意什么问题？如何校正系数？答：流量计管壁大多为玻璃制品，故不能经受高温高压，在安装使用过程中也容易破碎，要注意安全使用，且要求安装时必须保持垂直；对于液体流量计，在同一刻度下，两种流体的流量关系：，）（ 1221, )(fsV对于气体流量计，同一刻度下，两种气体的流量的流量关系：，)(12211,2gfggs因转子材质的密度 比任何气体的密度 要大的多，故上式可简
7、化为 f g211,2ggsV4其中下表 1 表示出厂时标定时所用的物质，2 表示实际工作时的物质。4、针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？答：因为水的导热系数、比热容和密度随水温度的升高而升高、黏度随温度升高而减小、因此可以适当升高水的进口温度；因为湍流时湍流主体的传热为涡流作用引起的热对流，在壁面附近的层流内层中仍为热传导，湍流促使管子中心温度分布均匀，层流内层的温度梯度增大，因此湍流时的对流传热系数比层流时的大，而且强制对流比自然对流的传热系数大，即适当升高温度，选择湍流和强制对流流型可以强化传热过程。而且提高空气流速、增加内管填充物或是使用螺纹管，以及加热面在上，致冷面在下，
8、均可提高对流传热系数 值。5、逆流换热与并流换热有什么区别？你能用该实验装置验证吗？答：若两流体均为变温传热时，且在两流体进出口温度各自相同的条件，逆流时的平均温差大，并流时的平均温差小，因此就传热推动力而言，逆流优于并流，而且逆流可以节省加热介质或冷却介质的用量；可以用此实验装置验证，将水进出口交换位置即可。6、传热过程中，那些工程因素可以调动？答：1）提高对数平均温差 ，增加换热物体间的温差；mt2）增大传热面积 S3）调高传热系数 （如提高空气流速、增加内管填充物或是使用螺纹管，以及加热面在上，致冷面在下）7、该实验的稳定性受哪些因素的影响？答：传热过程中，空气和蒸汽的流向、冷凝水不及时排走抑或是蒸汽冷凝过程中不存在冷凝气体，都会对该试验的稳定性产生影响。8、你能否对此实验装置做些改进，使之能够用于空气一侧对流传热系数的测定？答:使空气走壳层，水走管层，根据相关公式即可求出空气一侧对流传热系数 的值。5
