气-气列管换热器传热系数测定

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1、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1．测定列管式换热器的总传热系数。2．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

2、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。达到传热稳定时，有（5－1）式中：Q－传热量，J/s；m1－热流体的质量流率，kg/s；cp1－热流体的比热，J/(kg∙℃)；T1－热流体的进口温度，℃；T2－热流体的出口温度，℃；m2－冷流体的质量流率，kg/s；cp2－冷流体的比热，J/(kg∙℃)；t1－冷流体的进口温度，℃；t2－冷流体的出口温度，℃；K－以传热面积A为基准的总给热系数，W/(m2∙℃)；－冷热流体的对数平均温差，℃；热、冷流体间的对数平均温差可由式（5—2）计

3、算，并流：逆流:（5－2）列管换热器的换热面积可由式（6—3）算得，（5—3）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），L为列管长度，n为列管根数，以上参数取决于列管的设计，详见下文附表。由此可得换热器的总给热系数，（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m2已经转换为密度和体积等可测算的量，其中为冷流体

4、的进口体积流量，所以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）查表确定。除查表外，对于在0～100℃之间，空气的各物性与温度的关系有如下拟合公式。（1）空气的密度与温度的关系式：（2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下J/(kg∙℃),70℃以上J/(kg∙℃)。一、实验装置热流体走管内，冷流体走管间。列管规格Ф12×2mm，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

5、口温度t1；4-并流传热形式进口闸阀f1；5-热流体进口温度T1；6-逆流出口温度t2；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-风机旁路阀二、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60~80m3/h，整个实验过

6、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20℃左右，热流体风量70m3/h，一般调加热电压150V，经约30min后，热流体进口温度可恒定在70℃左右。）a)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；b)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。c)然后以冷流体流量作为实验的主变量，调节风机旁路，从10~60m3/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。

7、d)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。e)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。f)实验结束，应先关闭加热器，待各温度显示至室温左右，再关闭风机和其他电源。一、原始数据记录表1.气-气列管换热器传热系数测定实验原始

8、数据记录表换热方式：并流序号热流体冷流体流量m3/h进口温度（℃）出口温度（℃）流量m3/h进口温度（℃）出口温度（℃）18074.364.625.423.62447.728075.163.635.128.874346.438075.262.445.224.310744.948075.160.755.026.684543.258075.059.465.224.696342.1换热方式：逆流序号热流体冷流体流量m3/h进口温度（℃）出口温度（℃）流量m3/h进口温度（℃）出口温度（℃）18074.