一、实验目的

1、 了解总传热系数的测定的实验方法。

2、 了解影响传热系数的因素和提高传热系数的途径。

二、实验内容

1、熟悉常见间壁式换热器的类型和工作原理

2、掌握传热系数的测定方法及实验数据的出路。

3、熟悉传热实验装置的构造及使用和正确的实验操作方法

三、实验原理总传热

总传热系数K综合反映了传热设备性能,流动状况和流体物性对传热过程的影响,倒数1/K称为传热过程的总热阻。在工业生产中,热交换包括间壁式换热、蓄热式换热和混合式换热,其中间壁式换热是化工生产中两流体间常见的热交换形式,即冷热流处于固体间壁的两侧,热量由热流体以对流方式传递到壁面一侧,通过间壁的导热,再由壁面另一侧以对流形式传递到冷流体。这里以列管式换热为例,设Tc1和Tc2为

冷流体在换热器的进口和出口的温度,Th1和Th2为热流体在换热器的进口和出口的温度,Th和Tc分别为换热器任一截面上热流体和冷流体的平均温度,Ki和Ko分别为管内表面和外表面的总传热系数,Si和So分别为换热器管内表面积和管表外面积。流体通过间壁的热交换经过“对流—传导—对流”三个串联步骤,则:

————(1)

——————(2)

比较式(1)和式(2),可得

(3)
————(3)

对于平壁,式(3)可简化为:

(3a) ————(3a)

(3b) ————(3b)

式(3)、式(3a)及式(3b)为总传热系数的计算式。

式(3)、(3a)和(3b)为传热过程总热阻的倒数,称为传热系数。给热系数同流体与壁面的温差相联系,而传热系数K则同冷﹑热流体的温差相联系。当换热器中间壁两侧的流体有相变且温度保持不变,即恒温传热时,平均温差
(4)
当变温传热时,由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的,且此温度差与冷﹑热流体的温度成线性关系,故将(1)和(2)式中推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示,即:
4————————(4)
————————(5)
假设流体以逆流方式流动,则
—————(6)
对于错流和折流的情况,先按逆流式(6)的计算出对数平均温差
再乘以修正系数ε,而ε与冷、热流体的温度变化的函数,即:
,ε值可根据换热器的型式查表求得。
A — 由换热器的结构参数而定;

q(mc) — 测冷流体的流量计;

T(c1) 和 T(c2) — 测冷流体的进﹑出口温度计;

(Th1) 和 (Th1) — 测热流体的进﹑出口温度计;

C(pc) — 由冷流体的进﹑出口平均温度决定。

四、工作原理简图及主要设备

五、本试验装置图

本实验装置主要由热交换器、蒸发器、气泵、流量计和各种仪表组成。

六、实验步骤

1、先了解传热实验设备流程及实验测试点,检查设备,作好运转操作准备。

2、先开冷却水流量计阀门;

3、在启动风机前关闭空气流量计阀门,然后依次打开空气流量计阀门﹑打开加热电源,使加热电压调至60 V;

4、待t(2)和T(2)稳定不变10 min,读取原始数据。

5、实验完毕时首先停止电加热器电源,2~3分钟后停风机,最后产冷却水阀门,整理实验设备以保持整洁。

七、实验数据
  1. 一次性原始数据

管长L = ;管程数N = ;管内径di = ; 管外径do = ; 管数n = ;
2. 实验数据表

冷流体流量(qvc m3/h)

热流体进口温度Th1(℃)

热流体出口温度Th1(℃)

冷流体进口温度Tc1(℃)

冷流体出口温度Tc2(℃)

蒸汽压力(Mpa)

蒸汽温度(℃)

测量8次

八、思考题

1、影响总传热系数K的因素有哪些?

2、提高传热系数的途径有哪些?

3、如果分别用套管式换热器和间壁式换热器进行实验,两种实验方法何区别?在哪些方面进行调整?