实验三 传热实验

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=KAΔtm ，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。 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. 设备参数和有关常数

列管换热器的管数n 根； 管长l m； 管径d m； 空气温度 21.2

o

C ；大气压 0.1013 MPa；转子材料 ；

2换热流型 错流 ；换热面积 0.4 m

2.实验数据记录表 风机出口 压强 空气流 量读数 空气进 口温度 o C空气出 口温度 o序号 mH2O 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 m3/h 16 16 16 16 16 16 11 11 6 6 C 水流量 L/h 水进口 温度 o水出口 温度 oC C 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 29.7 29.7 31.4 31.3 33.7 33.8 31.6 31.5 29.4 29.3 120 120 80 80 40 40 40 40 40 40 18.7 18.7 18.7 18.7 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 20.6 20.7 21.6 21.6 24.4 24.5 22.9 22.9 21.3 21.2 3.数据处理表

空气流量?103 序号 水流量?102 水的算术 平均温度 o C水的比热 m/s 3kg/s J/?kg?K? 4183 4183 4183 4183 4183 4183 4183 4183 4183 4183 K的平均值 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 续表 传热速率 J/s 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 3.06 3.06 1.67 1.67 对数平均温差 3.33 3.33 2.22 2.22 1.11 1.11 1.11 1.11 1.11 1.11 换热面积 19.65 19.70 20.15 20.15 21.60 21.65 20.85 20.85 20.05 20.00 传热系数K ?tm?C? om2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 W/m2?K?? W/m2?K 18.14 18.14 17.26 17.26 16.19 16.19 12.29 12.29 7.74 7.74 ??264.38 278.29 269.02 269.02 259.74 264.38 190.17 190.17 115.96 111.32 37.42 37.39 39.02 38.91 40.44 40.51 38.75 38.64 36.76 36.67 17.66 18.61 17.24 17.29 16.06 16.32 12.27 12.30 7.89 7.59

计算过程（以第一组序号1为例）

Vs?空气??163600120We?水???997.948?3.33?10-2kg/s

1000?3600?4.44?10-3m3/s

T?均??18.7?20.6?19.65oC

Q?Wecp?T2?T1??3.33?10?2?4187??20.6?18.7??264.38J/s

?T1?t2?T1?29.7?18.7?10oC ?T2?t1?T2?110?20.6?89.4oC ?tm??T2??T189.4?10

??37.42oC?T89.4ln2ln?T110Q?K?A??tm

K?

Q264.38??17.66W/m2?K

A??tm0.4?37.42??

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。

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：传热系数K与热阻较大一侧（空气侧）对流传热系数更接近。 3.转子流量计在使用时应注意什么问题？如何校正读数？

答：注意事项：应在无振动的管道上使用，使用过程中应竖直，不能有明显倾斜。

校正读数：让稳定流体通过待校准流量计，使转子悬浮于一定高度，再将该流体通于另一标准转子流量计，得到读数，从而确定待校正流量计转子在已知高度处读数。应用不同流量流体得到准确刻度。

4.针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？

答：换热器中增加隔板，提高湍流程度；增大换热面积；提高空气流量或减小水流量。 5.逆流换热和并流换热有什么区别？你能用该实验装置加以验证吗？

答：逆流换热传热推动力（温差）较大，换热效率较高。验证：水流量相同的情况下，得到相同传热速率较快的一组为逆流换热。 6.传热过程中，哪些工程因素可以调动？

答：热流体在管入口处的温度、换热面积、流体流向。 7.该实验的稳定性受哪些因素的影响？

答：影响因素:空气和水的流速的稳定性，空气和水的流型和流向。

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：令热空气走壳程，水走管程，根据流体在管外的强制对流公式，计算空气一侧的对流传热系数。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hqh3.html