实验六气汽对流传热实验.docx

实验六 气汽对流传热实验实验六 气-汽对流传热实验 一、实验目的 1. 通过对空气水蒸汽套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 2.了解常用的测温方法及热电偶的基本理论。 二、 实验原理 管式换热器是一种间壁是式的传热装置，冷热流体间的传热过程，是由热 流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热三个子传热过程组成。如下图所示： Th Twh twc tc 以冷流体侧传热面积为基准过程的传热系数与三个子过程的关系为： K=1 Ac1dAc+aclAmehAh对于已知的物系和确定的换热器，上式可以表示为： K= f ( Gn ; Gc ) 由此可以知道，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，从而可以达到了解某个对流传热过程的性能。若要了解对流传热过程的定量关系，可由非线性数据处理得到。这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。 传热系数K借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取。 热量衡算方程式，以热空气作衡算： Qh = Gh Cp A (T进 T出) 传热速率方程式： Q = K Ac Dtm 式中Dtm对数平均温差由下式确定： Dtm逆=(T进-t出)-(T出-t进) (5) (T进-t出)ln(T出-t进)式中：K- 传热总系数 W/m2.k ； a- 流体的传热膜系数 W/m2.k； A- 换热器的总传热面积 m2； G- 流体的质量流量 Kg/s； Q- 总传热量J/s； Cp- 流体的恒压热容 J/Kg.K； T- -热流体的温度 ； t-冷流体的温度 ； d-固体壁的厚度 m l-固体壁的导热系数 W/m.k； 下标： h-热流体； c-冷流体； 进-进口； 出-出口； 逆-逆流； m-平均值 三、实验装置及流程 1实验装置的主要特点 (1) 实验操作方便,安全可靠。 (2) 冷流体是水，热流体是空气。水经转子流量计测量，温度计测量进口温度后，进入换热器壳程，换热后在出口处测量其出口温度，热流体自风机进来，经转子流量计测量流量后，进入加热到120流入换热器管程，并在进口处测量其进口温度，在出口处测量其出口温度。 (3) 水,电的耗用小,实验费用低。 2设备主要技术数据 (1)列管式换热器 型号：GLC-0.63 壳程采用圆缺型挡板，传热管为不锈钢管，管径：F10×1 mm 有效管长：1000mm; 管数： 20根 管外侧传热总面积： 0.63 m2 流量测量 冷热流体转子流量计 型号： LZB-25 量程：1：10 精度：1.5级 范围： 气体2.5-25 Nm3/H 液体： 100-1000NL/H 温度测量：测量冷热流体进出口温度 一次仪表：pt100铂电阻； 4支，量程：0-400 二次仪表：数显仪表LU-901M，精度：0.2级；一台 控温仪表：人工智能温度调节仪表AI-708，精度：0.2级；一台 3实验装置及流程 实验装置及流程如图所示。 空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经流量计，进入换热器内管。蒸汽由加热釜发生后自然上升逆流进入换热器壳程，由另一端蒸汽出口自然喷出，达到逆流换热的效果。 t进 8 T进 9 7 T10 T出 6 1 2 3 11 5 4 图 空气水传热实验装置流程图 1旋涡气泵； 2蒸汽发生器； 3、4、5流量调节阀；6套管换热器； 7、8、9、10温度计； 11转子流量计 四、实验方法及步骤 (1) 打开冷流体的阀门，由调节阀5调节流量的大小，控制流量在200L/H左右。 (2) 启动气源气泵,打开阀门4，有调节阀3调节空气的流量，维持流量计读数为5m3/H。接通电源，在智能温度调节仪表AI-708上设定温度为100-120。 (3) 维持冷热流体流量不变，热空气进口温度在一定时间内基本不变时，可以记取有关数据。 (4)测定传热系数K时，在维持冷流体流量不变的情况下，根据实验步点要求，改变热空气流量若干次。 (5) 实验结束，关闭加热电源，待热空气温度降至50以下，关闭冷热流体调节阀，并关闭冷热流体源。 五. 使用实验设备应注意的事项 1加热时以设定温度120为好，不得大于150，以免超出Cu50铜电阻的测量范围。 2气源不可在0流量下工作，应采用旁路阀来调节为好。 3调节流量后，应至少稳定5-10分钟后读取实验数据。 4.电源线的相线,中线不能接错,实验桌铁架一定要接地(最起码也要接中线)。 六、实验原始数据记录与整理 1原始数据记录表 序 号 1 2 3 4 5 6 序 号 1 2 3 4 5 6 热 流 体 流 量 m3/H QH W Dtm 温 度 T进 T出 K W/m2. 流 量 L/H 冷 流 体 温 度 T进 K(平均) W/m2. T出 2数据处理结果