列管式换热器传热系数测定实验报告

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

传热系数测定实验

一、 实验目的

1、 掌握对流系数a2的测定方法； 2、 了解强化热的基本原理和方法。 二、 实验原理

当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面接触后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间壁传递给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排出管外，传递的热量由下式计算：

q1 M1Cp,1(T1 T2) （1） q2 M2Cp,2(t2 t1) （2）

q1 q2

q

2

（3）

又有传热速率为：

q KA tm

得：

M1Cp,1 T M2Cp,2 t

式中：

2

KA tm （4）

T T1 T2 t t2 t1

M1 V1

M1 V2

A N d l

t1 t2

tm

1ln t2

t1 T1 t2 t2 T2 t1

流体的质量流量和流体的进出口温度通过实验测得，因此可以计算出传热总系数：

K

M1Cp,1 T M2Cp,2 t

2A tm

q1 q2q

2A tmA tm

（5）

三、 实验步骤

打开装置开关，设定温度在60℃，加热，在温度接近60℃时，打开冷水阀门，并随意调节一个冷水流量并保持不变，调节四组不同的

传热系数测定的实验（水蒸气-空气体系）

一.实验目的

1.了解管套式换热器的结构

2.观察水蒸气在水平换热管外壁上的冷凝现象，判断冷凝类型

3.测定水蒸气—空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数a，加深对其概念和影响因素的理解。

4.学习线性回归法确定关联式Nu=ARempr0.4中常数A，m的值 5.掌握热电偶测量温度的原理和方法 二.实验原理

1.总传热系数的测定

在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管通冷空气，水蒸气冷凝放出热量加热空气。 当冷热液体在换热器内进行稳定传热时，该换热器同时满足热量衡算和传热速率方程，若忽略热损失，公式如下：Q=KAΔtm=qmcp(t2-t1) 三．实验内容

1.衡量水蒸气-空气通过换热器的总传热系数K对实验数据进行线性回归，求出准数方程 Nu=ARempr0.4中的常数A，M的值

2.通过计算分析影响总传热系数的因素 四.实验装置

来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器，与来自风机的空气进行热交换，冷凝水通过管道排入地沟，冷空气经转自流量计进入套管换热器内管热交换后装置。实验流程如图：

五．实验步骤

1.检查蒸汽发生器的仪表和水位是否正常。

2.打开换热器的总电源开关，打开

列管式换热器设计

第一节 推荐的设计程序 一、工艺设计 1、作出流程简图。

2、按生产任务计算换热器的换热量Q。 3、选定载热体，求出载热体的流量。 4、确定冷、热流体的流动途径。

5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。 6、初算平均传热温度差。

7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。

8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。

9、核算Ｋ。

10、校核平均温度差D。

11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。 12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计

1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。

3、换热器法兰选择。 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力计算。 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。

8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。 9、绘制主要零部件图。 三、编制计算结果汇总表 四、绘制

列管式换热器的设计 一、概述

在化工、石化、石油炼制等工业生产中，换热器被广泛使用。在一般化工的建设中，换热器约占总投资的11％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。若按工艺设备重量统计，换热器在石油、化工装置中约占40%左右。

随着化工、石化、炼油工业的迅速发展，各种新型换热器不断出现，一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性，不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。

换热器的类型很多．特点各异，分类方法也不尽相同。苦按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。技其结构类型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。若按传热原理和热交换方式分，有直接混合式、蓄热式和间壁式三类，列管式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。

列管式换热器发展较早，设计资料和技术数据较完整．目前在许多国家中都已有系列化标准产品。虽然在换热效率、紧凑件、材料消耗等方面还不及一些新型换热器，但它具有结构简单、牢固、耐用，适应性强，操作弹性较大，成本较低等优点，因而仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备,也

列管式换热器课程设计

华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告

设计题目列管式换热器的工艺设计和选用学生姓名张森

学号 2

指导老师高丽花

专业班级化工B112班

教师评语

设计时间：2013年12月9日至2013年12月20日

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列管式换热器课程设计

前言

列管式换换热器的应用已经有很悠久的历史。现在，它已经被当成一种传统的标准换热器设备在很多部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。

在化工厂，换热器的费用约占20%，在炼油厂约占35%~40%。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进与传热原理的研究也十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。

完善的换热器在设计时应满足以下各项要求：

（1）合理地实现所规定的工艺条件

传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、粘度、腐蚀性等）是工艺过程所规定

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：

1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m 2. C

饱和部分是按照公式K=2093+786V(V 是管内流速)含污垢系数

0.0003 。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1 是管内流速，V2 水壳程流速) 含污垢系数0.0003

实际运行还少有保守。有余量约10%

不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K 值通常在冷流体热流体总传热系数K，W/(m 2.C)

水水850 ?1700

水气体17 ?280

水有机溶剂280 ?850

水轻油340 ?910

水重油60 ?280

有机溶剂有机溶剂115 ?340

水水蒸气冷凝1420 ?4250

气体水蒸气冷凝30?300

水低沸点烃类冷凝455 ?1140

水沸腾水蒸气冷凝2000 ?4250

800~2200W/m 2范围内

轻油沸腾水蒸气冷凝455 ?1020

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2?Co 螺旋板式换热器的总传热系数

水) 通常在

(水—

1000~2000W/m 2范围内。

板式换热器的总传热系数( 水( 汽) —水) 通常在3000~5000W/m 2范围内。

1 ．流体流径的选择

哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体

对流传热系数及准数关联式常数的测定实验报告

1.前言

研究表明，加入到换热器换热管中的扰流子添加物可以使换热管内流动的液体产生明

显的螺旋运动。换句话说，在换热器换热管中加入扰流子添加物，就相当于在换热器换热管中加入空隙率ε≥95%的多孔体，当换热器换热管中流动的液体流经这些扰流子添加物以后，流道内将产生明显的弥散流动效应，在低雷诺数下（Re≥300），由于弥散流动的促进，使换热器换热管中的液体转变为湍流。湍流状态的流动液体其总热阻是所有流态液体中最小的，由于换热器换热管中湍流状态的流动液体热阻非常小，所以，换热器的传热系数（K）值将大大增加。在高的传热系数（K）值状态下，换热器中扰流子强化传热的效果就会非常明显。 当然换热器中的扰流子对流经换热管的不同介质，其强化传热的效果是有区别的。并且，换热管内扰流元件的形状和在传热面上的安装方法，对传热和流阻都有影响，一般可通过实验确定其最佳形式。例如试验表明：在管道的全长填满螺旋形金属丝与间断设置螺旋圈相比，后者在传热性能不变时可减小流阻。

关于扰流子强化传热的原理，还有许多其它见解，有的专家认为扰流子强化传热是基于加大了传热面积和粗糙度，这无疑是正确的。但试验表明，即使不紧贴壁面安

列管式换热器设计举例（一）

一、设计任务书

（一）已知条件 1． 气体工作压力： 管程：半水煤气 0.70MPa 壳程：变换气0.68MPa

2． 壳、管壁温差 50℃，ta > ts 。 3． 由工艺计算求得换热面积为 130 m2。 （二）设计任务

1．列管热交换器结构及工艺尺寸；

2．绘制列管热交换器结构图。

3．选用适合并满足换热任务的标准型换热器。

二、换热器设计计算

1．确定管子数n

选?25?2.5的无缝钢管，材质为20号钢，管长 3 m 因 F??d均ln 所以 n?A?d?130?613 根

均L3?14?0?0225?3其中因安排拉杆需减少6 根，实际近数为607 根。 2．管子排列方式、管间距确定

采用正三角形排列，由表 查得层数为 13 层，查表 ，取管间距3．换热器壳体直径的确定

壳体内径为： Di???b?1??2l 式中 Di —— 换热器内径；m

b —— 正三角形对角线上的管子数；查表 ，取b?27； l —— 最外层管子的中心到壳壁边缘的距离；取l?2d0。

?32mm。 ?

昆明理工大学实验报告

课题名称：

化工原理实验

实验名称： 总传热系数的测定

姓名：

成绩：

学号：

班级：

实验日期：

测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K，分析强

实验内容： 化传热效果的途径。

总传热系数的测定

一、实验目的

1.了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。 2.掌握换热器总传热系数K的测定方法。

3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响

二、基本原理

在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。换热器性能指标之一是传热系数K。通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。

传热系数K值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。 传热速率方程式：

Q=kS?tm （1）

通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即 Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1）＋Q损 （2） 若实验设备保温良好，Q损可忽略不计，所以

Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1） （3）

式中，Q为单位时间