列管式换热器传热系数测定实验

列管式换热器传热系数测定实验

列管式换热器传热系数测定实验

一、 实验目的

1. 初步了解THXHR-5型气-气列管换热实验装置的基本结构和操作原理 2. 掌握列管式换热器传热系数K的测定方法

3. 了解影响实验结果准确性的原因以及可能存在的问题

二、 实验设备

THXHR-5型气-气管列换热器，一台电脑，一台RS232/485转换器一只

三、

实验原理和方法

在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换的设备称为换热器。它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的另一侧，通过坚壁内的热传递再由坚壁的另一侧将热传递给冷流体。从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热，满足对冷物流或热物理温度的控制要求。

传热系数是度量换热器性能的重要指标，影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和传热系数。根据传热速率方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测

得传热速率Q以及各相关温度，即可算出K，即测定气-气管列换热器的传热系数K [W/(m2·℃)]

??=??/??Δ????

式中：

A——传热面积，m2； 本实验为0.44㎡ Δ????——冷、热流体的平均温差，℃；

Q——传热速率，W（即单位时间内传递的热量）

因为本次实验是顺流，因此求冷热流体平均温差时做出如下假设：（1）冷热流体的质量流量G1，G2以及比热容Cp1，Cp2是常数（2）传热系数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。此时可得 公式：

其中：

热空气的质量流量，质量流量＝密度x体积，体积流量V

传热速率Q=m*c* (T1-T2)

其中：

m——热空气质量流量，kg/hc——热空气的比热容，J/(kg*K)， T1——热空气进口温度，℃T2——热空气出口温度，℃

根据空气的物性参数表

四、 实验步骤

1. 连接电源，开启电源总开关，电源指示灯亮，观察电压表的示数是220V。运行THXHR-5型气-气管列式换热器，开始实验。

2. 并流连接换热器，启动热风机，空气加热器。调整冷空气流量为34m3/h（最大控制在40---50之间），读出表面数据得到热空气压力为8.0KPa，冷空气压力为9KPa。

3. 每分钟进行一次采样，总共进行八组，后七组数据所测得的热空气入口温度与出口温度的差值需要在第一组的差值的正负百分之十之间即为有效。 4. 导出实验数据，调整冷空气流量以供接下来同学的实验。

5. 实验结束时先关闭加热电源开关，待温度降低至适宜再关闭风机。

五、

数据处理

热空气风热空气压冷空气压力力PI101(kPa) FI101(m3/h) FI102(kPa) PI102(kPa) 度TI104(℃) TI103(℃) （℃） TI101(℃) TI102(℃) 冷空气流量孔板差压机出口温口温度TI105度 温度热空气入口温度气入口温空气出口热空气出并流-冷空并流-冷7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 0.79 0.79 0.78 0.79 0.79 0.78 0.80 0.80

33.6 33.5 33.5 33.5 33.6 33.7 33.5 33.8 66.0 66.1 66.1 66.2 66.2 66.1 66.2 66.2 54.5 54.4 54.4 54.5 54.6 54.5 54.5 54.7 39.0 39.2 39.3 39.2 39.3 39.3 39.3 39.4 43.8 44.0 43.8 44.0 44.2 44.2 44.4 44.5 以第一组数据为本次测量的基准，第一组出入口温度的差值为11.5℃，因此后面七组的实验的热空气入、出口差值应在11.5±1.15之间，也就是说要>10.35，<12.65。结合八组数据冷热空气进、出口平均值，可得流体平均温差为54.5℃，比热容为1.005，计算热空气质量流量46,传热速率Q=531W，根据 K=??/??Δ????，可算出传热系数K=142kW/(m2·℃)

逆流时，方法与顺流类似。

热空气风热空气压 冷空气压力 力PI101(kPa) FI101(m3/h) FI102(kPa) PI102(kPa) 度TI104(℃) TI103(℃) （℃） TI102(℃) TI101(℃) 冷空气流量孔板压差机出口温口温度TI105度温度热空气入口温度气人口温空气出口热空气出逆流-冷空逆流-冷8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0 0.77 0.79 0.79 0.80 0.78 0.79 0.79 0.79 34.0 33.8 33.8 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0 66.3 66.2 66.3 66.3 66.2 66.3 66.3 66.5 53.4 53.3 53.5 53.4 53.7 53.8 53.7 53.7 38.2 38.1 38.2 38.0 38.1 38.1 38.1 37.9 48.4 48.5 48.3 48.4 48.5 48.6 48.6 48.6 以第一组数据为本次测量的基准，第一组出入口温度的差值为12.9℃，因此后面七组的实验的热空气入、出口差值应在12.9±1.29之间，也就是说要>11.61，<14.19。结合八组数据冷热空气进、出口平均值，可得流体平均温差为53.6℃，比热容1.005，计算热空气质量流量46，传热速率Q=596W，根据K=??/??Δ????，可算出传热系数K=117kW/(m2·℃)

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