传热实验——精选推荐

实验五 传热实验 一、实验目的

1.了解换热器的结构及用途。2.了解传热系数的测定方法。 3.学习换热器的操作。

二、实验原理

根据传热方程Q=KAΔtm，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，但实际上热损失的存在，此两热量不等，实验中以Q2为准。

三、实验流程及设备

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，先打开水路，再打开气路，最后再开加热器。 3.控制所需的空气和水的流量。

4.待系统稳定后，记录水的流量、进出口的流量、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、实验数据记录和整理

1.设备参数和有关常数

空气温度：20.5℃；换热流型：单壳程双管程；换热面积：0.4m

2.实验数据记录表 2

序号 1 2 1 2 1 2 空气流量m3/s 风机出口压强mH2O 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 水流量 ㎏/s 空气流量度数m3/h 16 16 12 12 12 12 空气进空气出口温口温度℃ 度℃ 125.0 43.2 125.0 43.4 水流量L/h 80 80 80 80 40 40 水进口温度 ℃ 19.0 19.0 18.9 18.9 18.9 18.9 水出口温度 ℃ 23.9 23.8 22.6 22.6 26.1 26.2 传热系K的平均数K 值 W/㎡W/㎡K K 21.068 20.814 20.560 16.197 16.237 16.278 15.605 15.719 15.832 125.0 125.0 41.6 41.3 43.3 43.3 传热速率J/s 125.0 125.0 水的比热J/㎏ 3.数据处理表

序号 1 2 1 2 1 2 水的算术平均温度 0.00444 0.02218 21.5 0.00444 0.02218 21.4 0.00333 0.02218 0.00333 0.02218 0.00333 0.01109 0.00333 0.01109 20.8 20.8 22.5 22.6 对数平均温差Δtm 20433.00 453.25 53.8 20016.00 444.00 54.0 15451.20 342.74 52.9 15451.20 342.74 52.6 29959.20 332.28 53.2 30375.30 336.90 53.2 换热面积㎡ 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 六、实验结果及讨论

1.求出换热器在不同操作下的传热系数。

序号 1 2 3 以1为例计算：

K的平均值 W/㎡K 22.380 16.914 21.241 1680×998.2=0.00444m3s 水流量：=0.02218kgs 36001000×360019.0+23.9=21.5C 水的算术平均温度：

2 空气流量：

1000×(23.9-19.0)=20433.00Jkg 水的比热：4.17××20433.00=453.25Js 传热速率：0.02218

ΔT1-ΔT2(125.0-23.9)-(43.2-19.0) 逆流对数平均温度：Δt===53.8℃

ΔT1125.0-23.9lnlnΔT243.2-19.0'mT1-T2125.0-43.2R===3.38t-t23.9-19.0T-t43.2-19.021 矫正： P=21==0.20

T1-t143.2-19.0 得：

'φΔt=0.93 Δtm=φΔtΔtm=0.93×53.8=50.03℃

K1=Q453.25==22.653Wm2K K2=22.107Wm2K ΔtmA0.4×50.03K1+K2=22.380Wm2K 2 K= 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：空气流量的变化较水流量的变化对传热系数影响更大。

3.转子流量计在使用时应注意什么问题？如何校正读数？

答:使用时应注意不要让转子碰到壁；转子流量计要垂直放置；读数时读截面最大处所对应的刻度值。

4.针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？

答：通过除垢，除垢可减小污垢热阻，强化传热过程，或者提高传热阻力大的一侧的流体流速，降低传热阻力小的一侧的流体流速以强化传热过程。

5.逆流传热和并流传热有什么区别？你能用该试验装置加以验证吗？

答：逆流，冷、热两流体在传热面两侧流向相反。并流，冷、热两流体流向相同。在相同的进、出口温度条件下，平均温度差ΔTm逆>ΔTm并。 6.传热过程中，哪些工程因素可以调动？

答：（1）流体的物理性质 有密度ρ，比热容Cp，热导率λ，kgm；Jkg•K；W(m•K)；黏度μ，Pa•s；体积膨胀系数β，K等。物性因流体的相态（液态和气态）、温度及压力而变化。

（2）流体对流起因 有强制对流和自然对流两种。

（3）流体流动状态 （4）流体的相态变化 （5）传热面的形状、相对位置与尺寸 7.该实验的稳定性受哪些因素的影响? 答：热量平衡（传热速率为常数）。

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;可以加一支温度计，测壁面温度。

-1()