气-气列管换热器传热系数测定.docxVIP

贵州理工学院化工原理实验报告 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺(能源变换材料及工程方向) 班级：能源162 姓名 学号 实验组号 2 实班验日期 2018 年 6 月 22 日 指导教师 张文娟 成绩 实验名称 气-气列管换热器传热系数测定 一、 实验目的 ?测定列管式换热器的总传热系数。 ?考察流体流速对总传热系数的影响。 3.比较并流流动传热和逆流流动传热的特点。 二、 实验原理 在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热量交换， 称为间壁式换热。如图(5 - 1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁 面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。 t图5 t 图5 — 1间壁式传热过程示意图 达到传热稳定时，有 (5— 1)Q=miCpi Ti 一T2 i=m2Cp2 t? (5— 1) 式中：Q —传热量，J / s ; m —热流体的质量流率，kg / s ; cp1 — 热流体的比热，J / (kg ?°C)； Ti —热流体的进口温度，C； T2 —热流体的出口温度，C； m2 —冷流体的质量流率，kg / s ; cp2 — 冷流体的比热，J / （kg ?°C）； ti —冷流体的进口温度，C； t 2 —冷流体的出口温度，C； K —以传热面积A为基准的总给热系数，W / （m2 ?C）； ：tm —冷热流体的对数平均温差，C； 热、冷流体间的对数平均温差可由式（5—2）计算, 并流:：tj —ti - 并流: ：t j —ti - T2 -t2 In Ti -t 逆流:In 逆流: In T2 -t (5 — 2) 列管换热器的换热面积可由式（6—3）算得， (5—3) (5—3) K 二 Q Atm其中，d为列管直径（因本实验为冷热气体强制对流换热，故各列管本身的导热忽略，所 以d取列管内径）， K 二 Q Atm （5—4） 在本实验装置中，为了尽可能提高换热效率，采用热流体走管内、冷流体走管间形式，但 是热流体热量仍会有部分损失，所以 Q应以冷流体实际获得的热能测算，即 (5—5) 则冷流体质量流量 m已经转换为密度和体积等可测算的量，其中 V2为冷流体的进口体积 流量，所以：2也应取冷流体的进口密度，即需更具冷流体的进口温度（而非定性温度）查表确 除查表外，对于在0?100C之间，空气的各物性与温度的关系有如下拟合公式。 空气的密度与温度的关系式：—10-512 - 4.5 10-31 1.2916 空气的比热与温度的关系式：60C以下C卩=1005 J / (kg ), 70 C 以上 C p 二 1009 J / (kg ?C)。 三、实验装置 热流体走管内，冷流体走管间。列管规格①12X 2 mm,即内径8mm共13根列管，长1m, 则换热面积共0.490m2。 1-风机2 (冷流体管路，该风机为抽风机)；2-孔板流量计连接差压变送器；3-冷流体进口温度 11； 4-并流传热形式进口闸阀f1 ; 5-热流体进口温度「; 6-逆流出口温度12； 7-逆流传热形式 出口闸阀f4 ; 8-并流形式出口闸阀f2 ; 9-并流出口温度t2‘； 10-热流体出口温度T2； 11-逆 流传热形式进口闸阀f3 ； 12-玻璃转子流量计；13-风机1 (热流体管路)；14-风机旁路阀 四、实验步骤 1、 打开总电源开关、仪表开关，待各仪表温度自检显示正常后进行下步操作。 2、 打开热流体风机的出口旁路，启动热流体风机，再调节旁路阀门到适合的实验流量。 (一般 取热流体流量60~80 m3/h，整个实验过程中保持恒定。) 3、 开启加热开关，通过C1000仪表调节，使加热电压到一恒定值。(例如在室温20E左右，热 流体风量70 m3/h，—般调加热电压150V,经约30min后，热流体进口温度可恒定在 70 C 左右。) 待热流体在恒定流量下的进口温度相对不变后， 启动风机2,通过C1000仪表调节风量； 打开相应的闸阀，如7、11打开为逆流换热的形式，4， 8打开为并流换热的形式。 然后以冷流体流量作为实验的主变量，调节风机旁路，从 10~60 mf/h流量范围内，选 取5到6个点作为工作点进行实验数据的测定。 待某一流量下的热流体和逆流的冷流体换热的四个温度相对恒定后， 可认为换热过程基 本平衡了，抄录冷热流体的流量和温度，即完成逆流换热下一组数据的测定。之后，改 变一个冷流体的风量，待换热平衡后抄录一组实验数据。 同理，可进行冷热流体的并流换热实验。注意：热流体流量在整个实验过程中最好保持 不变，但在一次换热过程中，必须待热流体进出口温度相对恒定后方可认为换热过程平 衡。 实验结束，应先关闭加热器，待各温度显示至室温左右，再关闭风机和