气气列管换热器试验指导书

1、气-气列管换热实验指导书气-气列管换热实验一、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、基本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（4- 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。达到传热稳定时，有Q =mhCpi Ti -T2 二 m?Cp2 t? -ti（二 KA £式中：Q 传热量，J / s;-1）m1热流体的质量流率，kg / s ；热流体的比热，J / (kg

2、?C)；Ti热流体的进口温度，C；热流体的出口温度，C；m2冷流体的质量流率，kg / s ；冷流体的比热，J / (kg ?C )；ti冷流体的进口温度，C；t2冷流体的出口温度，C；以传热面积A为基准的总给热系数，W / (m2 ?C )；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(42)计算,In口T2 _t1(4 2)列管换热器的换热面积可由式(4 3)算得，(43)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,(44)

3、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Q = ' 2V2Cp2（t2 -11）（45）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V2 为冷流体的进口体积流量，所以務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0100C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：'=10*t2 -4.5 10t 1.2916(2)空气的比热与温度的关系式：60C 以下 Cp = 1005J /

4、(kg ?C),70C 以上 Cp = 1009J / (kg ?C)三、实验装置与流程名称符号单位备注冷流体进口温t1热流体走管内，度冷流体走管间。逆流出口温度t2C列管规格*22mm ,即内径21mm,共7根列管，长1m, 则换热面积共0.462卅。并流出口温度t2'C热流体进口温度TiC热流体出口温度T2C热风流量Vim3/h冷风流量V2m3/h本装置采用冷空气与热空气体系进行对流换热。 热流体由风机1吸入经流 量计V1计量后，进入加热管预热，温度测定后进入列管换热器管内，出口也 经温度测定后直接排出。冷流体由风机 2吸入经流量计V2计量后，由温度计 测定其进口温度，并由闸阀选择

5、逆流或并流传热形式。即：上图冷风左侧进口阀打开即为逆着热风的流向，相应的也应打开对角处的逆流出口阀， 这就是逆 流换热的流程；类似的，将冷风右侧进口阀打开即为并着热风的流向，打开对角的冷流体并流出口阀，这就是并流换热的流程。冷热流体的流量可由各自风 机的旁路阀调节。四、操作步骤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6080 m3/h，整个实验过 程中保持恒定。）3. 开启加热开关，调节旋钮，使加热电压到一恒定值。 （例如在室温20C左右，热流体风量70 m3/

6、h，一般调加热电压150V,经约30min 后，热流体进口温度可恒定在 82 C左右。）4. 待热流体在恒定流量下的进口温度相对不变后，可先打开冷流体 风机的出口旁路，启动冷流体风机。5. 若选择逆流换热过程，则将控制面板上温度切换显示开关调至逆 流状态，打开冷流体进出管路上对应逆流流程的两个阀门。6. 然后以冷流体流量作为实验的主变量，调节风机旁路，从 2080 m3/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. 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，再待换热平衡抄录又一组实验数据。8. 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，冷流体每次的进口温度会随风机发 热情况不同，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。9. 实验结束，应