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1、传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 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=KA tm，只要测得传热速率Q ，冷热流体进出口温度和传 热面积 A，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，则加热空气释放出的热量Q1与自来水 得到的热量 Q 2应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验
2、中以 Q 2 为准。 三、实验流程和设备 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。 实验流程图： 水进口 温度计 列管式 换热器 温度计 温度计 空气电 加热器 空气进口 温度计 调节阀 风机 转 子 流 量计 转 子 流 量计 传热系数K 测定实验流程图 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、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
3、口 温度，记录设备的有关参数。重复一次。 5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。 6、保持第 4 步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。 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 换热流型错流 ； 换热面积 0.4 2、实验数据记录 序号 风机出口 压强 mH 2O 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 1 1.6 16 110 29.2 80 18.9 21.9 2 1.6 16 110 29.4 80 18.9 21.9 1 1.6 16 110 29.9 60
4、18.9 22.4 2 1.6 16 110 29.9 60 18.9 22.3 1 1.6 16 110 31.9 20 19.0 24.8 2 1.6 16 110 32.0 20 19.0 24.9 1 1.6 11 110 29.6 20 19.1 23.0 2 1.6 11 110 29.6 20 19.0 23.0 1 1.6 6 110 27.8 20 19.0 21.3 2 1.6 6 110 27.8 20 19.0 21.3 3、数据处理 序号 空气流量 m 3/s 水流量 kg/s 水的算术 平均温 度 水的比热 容 J/ （kg） 传热速 率 J/s 对数平均 温度 t
5、m 换热面 积 m 2 传热系数 K W/m2K K的平均 值 W/m 2K 1 0.0044 0.0222 20.40 4183 278.867 36.2479 0.4 19.2333 19.1717 2 0.0044 0.0222 20.40 4183 278.867 36.4816 0.4 19.1101 1 0.0044 0.0167 20.65 4183 244.008 36.9177 0.4 16.5238 16.2817 2 0.0044 0.0167 20.60 4183 237.037 36.9456 0.4 16.0396 1 0.0044 0.0056 21.90 418
6、5 134.850 38.2991 0.4 8.8024 8.8696 2 0.0044 0.0056 21.95 4185 137.175 38.3740 0.4 8.9367 1 0.0031 0.0056 21.05 4184 90.653 36.1782 0.4 6.2644 6.3345 2 0.0031 0.0056 21.00 4184 92.978 36.2936 0.4 6.4046 1 0.0017 0.0056 20.15 4183 53.449 34.5811 0.4 3.8641 3.8641 2 0.0017 0.0056 20.15 4183 53.449 34.
7、5811 0.4 3.8641 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。 计算数据如上表，以第一次记录数据序号1 为例计算说明： 度水的算数平均温度： 水流量： 空气流量： 水 气 4.20 2 9.219 .18 2 /0222.0 3600 10001080 /0044.0 3600 16 21 3 tt T skgW smV sJttCWQ KkgJC p p /867.278)9.189 .21(41830222.0)( )/(4183 12 传热速率 比热容：查表得，此温度下水的 2479.36 9.182.29 9.21110 ln 9 .182.29)9.2
8、1110( ln )()( ）（ 对数平均温度 水进气出 水出气进 水进气出水出气进 逆 TT TT TTTT tm 9333.26 9.189 .21 2 .29110 0329.0 9 .18110 9 .189 .21 12 21 11 12 tt TT R tT tt P 2479.362479.360.1 0. 1 逆 查图得校正系数 mtm t tt )/(1717.19 2 1101.192333.19 )/(2333.19 2479.364.0 867.278 2 2 KmWKK KmW tS Q K m 的平均值： 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
9、出什么结论？ 答：比较一、二、三组可知当空气流量不变，水的流量改变时，传热系数变化不 大，比较四、五组可知空气流量改变而水的流量不改变时，传热系数有很大变化， 且空气流量越大，传热系数越大，传热效果越好；综上可知，K 值总是接近热阻 大的流体侧的 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应注意什么问题？应如何校正读数？ 答：转子流量计不能用于流量过大的流体测量，使用时流量计必须安装在 垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过转子流量计。 读数时应读转子的最大截面与玻璃管刻线相交处的数值，可以读初始值和 最终值，取两者之差来校正读数。 4、针对该系统，如何强化传热过程才能
10、更有效，为什么？ 答：该系统传热效果主要取决于热流体，所以可以通过增加空气流量， 提高其所 占比例来强化传热效果； 减小水的流量； 内管加入填充物或采用螺纹管，加热面 在上，制冷面在下。 因为由实验可知提高热阻大的流体的传热系数可以更有效的 强化传热过程。 5、逆流换热和并流换热有什么区别？你能用实验装置加以验证吗？ 答: 逆流换热时热流体是冷热流体流动方向相反；而并流传热时，其冷热流体 流动方向相同；在相同操作条件下， 逆流换热器比并流换热器所需传热面积小。 可以改变冷热流体进出口方向， 测得在相同传热效果下， 逆并流所需传热面积大 小，从而加以验证。 6、传热过程中，哪些工程因素可以调动？ 答：增大传热面积S；提高传热系数 ；提高平均温差 m t；换热过程 的流型（并流，逆流，错流）。 7、该实验的稳定性受哪些因素的影响？ 答：冷凝水流通不畅，不能及时排走；空气成分不稳定，导致被冷凝效果不 稳定；冷热流体流量不稳定；传热器管表面的相对粗糙度。 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：让空气走壳程，水走管程，根据流体在管外的强制对流公式，可提出空气一 侧的对流传热系数 值。