【2017年整理】实验四总传热系数.doc

实验四 总传热系数的测定 一、实验目的 了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。 掌握换热器总传热系数K的测定方法。 了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响 二、实验内容 测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K，分析强化传热效果的途径。 三、基本原理 在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。换热器性能指标之一是传热系数K。通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。 传热系数K值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。 传热速率方程式 Q=kS?tm (4—1) 通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即 Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1）＋Q损 (4—2) 若实验设备保温良好，Q损可忽略不计，所以 Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1） (4—3) 式中 Q——单位时间的传热量， W； K——总传热系数， W/(m2·℃)； ?tm——传热对数平均温度差， ℃； S——传热面积（这里基于外表面积）， m2； Wh,Wc——热、冷流体的质量流量， kg/s； Cph,Cpc——热、冷流体的平均定压比热， J/kg·℃； T1,T2——热流体的进出口温度， ℃； t1,t2——冷流体的进出口温度， ℃。 ?tm为换热器两端温度差的对数平均值，即 （4—4） 时，可以用算术平均温度差()代替对数平均温度差。由上式所计算出口的传热系数K为测量值K测。 传热系数的计算值K计可用下式进行计算： （4—5） ?0——换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m2·℃)； ?i——换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m2·℃)； ?——管壁厚度， m； ?——管壁的导热系数， W/(m2·℃)； RS——污垢热阻， m2·℃/W。 当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成： （4—6） 1．实验流程 本实验装置为一套管换热器，采用冷水—热水系统，流程如图所示。冷水经转子流量计计量后进入换热器的冷水流道，进行热交换后排入地沟。热水槽中的水被加热到预定温度后，由管道泵送至流量计计量，再进入换热器的热水流道，进行热交换后返回热水槽循环使用。在冷热水进、出口处都分别装有铜电阻测量温度。 实验装置设有逆流和并流两种流程，通过换向阀门改变冷水的流向，进而测得两流体逆流或并流流动时的总传热系数。 2．主要设备仪表规格 套管换热器：内管为紫铜管，管径do=6mm；l=1.075m； 测温装置：Cu50型铜电阻配以数字温度显示仪； 热水发生器：?219×6mm，材质为不锈钢；加热器功率：1kW，由智能程序控温仪控制并显示其中温度； 流量计：LZB—15转子流量计，范围：0~160L/h； LZB—25转子流量计，范围：0~400L/h。 五、实验报告 整理原始数据记录表，将有关数据整理在数据处理表中。 列出实验结果，写出典型数据的计算过程，分析和讨论实验现象。 总传热系数测定实验装置流程图 1．调节阀 2．转子流量计 3．铜电阻 4．换向阀 5．套管换热器 6．仪表箱 7．温度显示仪 8．转子流量计 9．热水罐 10．管道泵 11排气阀 六、实验步骤 熟悉流程、管线，检查各阀门的开启位置，熟悉各阀门的作用。 将热水发生器水位约维持在其高度的2/3，把换向阀门组调配为逆流。 打开总电源开关，通过智能程序控温仪设定加热器温度，通电加