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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
2、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、
3、实验数据记录和整理1. 设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1160016110.027.812018.820.42160016110.128.212018.820.51160016110.030.26018.822.32160016109.930.56018.822.4116008110.228.66018.820.8216008109.828.46018.820.83.数据处理表序号空气
4、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/m2K10.00440.03320.2512967431.4736.630.429.4529.8720.00440.03320.313385445.3836.770.430.2810.00440.01722.1524679410.5938.550.426.6226.5220.00440.01722.1524679410.5938.860.426.4210.00220.01720.8513803229.6535.880.416.0015.5820.00220.01720
5、.7512967215.7335.570.415.16六、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=20.4 查表知水的比热为： 传热速率： 由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：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
6、，两种流体的流量关系：， 对于气体流量计，同一刻度下，两种气体的流量的流量关系：， 因转子材质的密度比任何气体的密度要大的多，故上式可简化为 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
7、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，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； 2）增大传热面积S 3）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。3
