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列管式換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 列管式換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 初步了解THXHR-5型氣-氣列管換熱實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)和操作原理 2. 掌握列管式換熱器傳熱系數(shù)K的測(cè)定方法 3. 了解影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的原因以及可能存在的問(wèn)題 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 THXHR-5型氣-氣管列換熱器，一臺(tái)電腦， 一臺(tái) RS232/485轉(zhuǎn)換器一只 三、 實(shí)驗(yàn)原理和方法 在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)熱量的交換，須采用一定的設(shè)備，此種交換的設(shè)備稱為換熱器。它利用金屬壁將冷、熱兩種流體間隔開(kāi)，熱流體將熱傳到壁面的另一側(cè)，通過(guò)堅(jiān)壁內(nèi)的熱傳遞再由堅(jiān)壁的另一側(cè)將熱傳遞給冷流體。從而使熱流體物流被冷卻，冷流體被加熱，滿足對(duì)冷物流或熱物理溫度的控制要求。 傳熱系數(shù)是度量換熱器性能的重要指標(biāo)，影響換熱器傳熱量的參數(shù)有傳熱面積、平均溫度差和傳熱系數(shù)。根據(jù)傳熱速率方程，已知傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，只要測(cè)得傳熱速率Q以及各相關(guān)溫度，即可算出K，即測(cè)定氣-氣管列換熱器的傳熱系數(shù)K[W/(m2℃)] ??=??/??Δ???? 式中： A——傳熱面積，m2；本實(shí)驗(yàn)為0.44㎡ Δ????——冷、熱流體的平均溫差，℃； Q——傳熱速率，W（即單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量） 因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)是順流，因此求冷熱流體平均溫差時(shí)做出如下假設(shè)：（1）冷熱流體的質(zhì)量流量G1，G2以及比熱容Cp1，Cp2是常數(shù)（2）傳熱系數(shù)是常數(shù)；（3）換熱器無(wú)散熱損失；（4）換熱面沿流動(dòng)方向的導(dǎo)熱量可以忽略不計(jì)。此時(shí)可得 公式： 其中： 熱空氣的質(zhì)量流量，質(zhì)量流量＝密度x體積，體積流量V 傳熱速率Q=m*c* (T1-T2) 其中： m——熱空氣質(zhì)量流量，kg/h c——熱空氣的比熱容，J/(kg*K)， T1——熱空氣進(jìn)口溫度，℃ T2——熱空氣出口溫度，℃ 根據(jù)空氣的物性參數(shù)表 四、 實(shí)驗(yàn)步驟 1. 連接電源，開(kāi)啟電源總開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮，觀察電壓表的示數(shù)是220V。運(yùn)行THXHR-5型氣-氣管列式換熱器，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 2. 并流連接換熱器，啟動(dòng)熱風(fēng)機(jī)，空氣加熱器。調(diào)整冷空氣流量為34m/h（最大控制在40---50之間），讀出表面數(shù)據(jù)得到熱空氣壓力為8.0KPa，冷空氣壓力為9KPa。 3. 每分鐘進(jìn)行一次采樣，總共進(jìn)行八組，后七組數(shù)據(jù)所測(cè)得的熱空氣入口溫度與出口溫度的差值需要在第一組的差值的正負(fù)百分之十之間即為有效。 4. 導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整冷空氣流量以供接下來(lái)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)。 5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先關(guān)閉加熱電源開(kāi)關(guān)，待溫度降低至適宜再關(guān)閉風(fēng)機(jī)。 五、 數(shù)據(jù)處理 冷空氣壓力PI101(kPa) 熱空氣壓力PI102(kPa) 冷空氣流量FI101(m3/h) 孔板差壓FI102(kPa) 熱空氣風(fēng)機(jī)出口溫度TI103(℃) 熱空氣入口溫度TI104(℃) 熱空氣出口溫度TI105（℃） 并流-冷空氣入口溫度 TI101(℃) 并流-冷空氣出口溫度TI102(℃) 7.5 6.0 38.0 0.79 33.6 66.0 54.5 39.0 43.8 7.5 6.0 38.0 0.79 33.5 66.1 54.4 39.2 44.0 7.5 6.0 38.0 0.78 33.5 66.1 54.4 39.3 43.8 7.5 6.0 38.0 0.79 33.5 66.2 54.5 39.2 44.0 7.5 6.0 38.0 0.79 33.6 66.2 54.6 39.3 44.2 7.5 6.0 38.0 0.78 33.7 66.1 54.5 39.3 44.2 7.5 6.0 38.0 0.80 33.5 66.2 54.5 39.3 44.4 7.5 6.0 38.0 0.80 33.8 66.2 54.7 39.4 44.5 以第一組數(shù)據(jù)為本次測(cè)量的基準(zhǔn)，第一組出入口溫度的差值為11.5℃，因此后面七組的實(shí)驗(yàn)的熱空氣入、出口差值應(yīng)在11.51.15之間，也就是說(shuō)要>10.35，<12.65。結(jié)合八組數(shù)據(jù)冷熱空氣進(jìn)、出口平均值，可得流體平均溫差為54.5℃，比熱容為1.005，計(jì)算熱空氣質(zhì)量流量46,傳熱速率Q=531W，根據(jù) K= ??/??Δ????，可算出傳熱系數(shù)K=142kW/(m2℃) 逆流時(shí)，方法與順流類似。 冷空氣壓力 PI101(kPa) 熱空氣壓力PI102(kPa) 冷空氣流量FI101(m3/h) 孔板壓差FI102(kPa) 熱空氣風(fēng)機(jī)出口溫度TI103(℃) 熱空氣入口溫度TI104(℃) 熱空氣出口溫度TI105（℃） 逆流-冷空氣人口溫度TI102(℃) 逆流-冷空氣出口溫度TI101(℃) 8.0 6.0 34.0 0.77 34.0 66.3 53.4 38.2 48.4 8.0 6.0 34.0 0.79 33.8 66.2 53.3 38.1 48.5 8.0 6.0 34.0 0.79 33.8 66.3 53.5 38.2 48.3 8.0 6.0 34.0 0.80 34.0 66.3 53.4 38.0 48.4 8.0 6.0 34.0 0.78 34.0 66.2 53.7 38.1 48.5 8.0 6.0 34.0 0.79 34.0 66.3 53.8 38.1 48.6 8.0 6.0 34.0 0.79 34.0 66.3 53.7 38.1 48.6 8.0 6.0 34.0 0.79 34.0 66.5 53.7 37.9 48.6 以第一組數(shù)據(jù)為本次測(cè)量的基準(zhǔn)，第一組出入口溫度的差值為12.9℃，因此后面七組的實(shí)驗(yàn)的熱空氣入、出口差值應(yīng)在12.91.29之間，也就是說(shuō)要>11.61，<14.19。結(jié)合八組數(shù)據(jù)冷熱空氣進(jìn)、出口平均值，可得流體平均溫差為53.6℃，比熱容1.005，計(jì)算熱空氣質(zhì)量流量46，傳熱速率Q=596W，根據(jù)K= ??/??Δ????，可算出傳熱系數(shù)K=117kW/(m2℃)