换热器综合试验报告

1、实验四换热器综合实验报告一、实验原理换热器为冷热流体进行热量交换的设备.本次实验所用的均是间壁式换热器,热量通过 固体壁面由热流体传递给冷流体,包括：套管式换热器、板式换热器和管壳式换热器.针对上述三种换热器进行其性能的测试.其中,对套管式换热器、板式换热器和管壳式换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试.换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数,对数传热温差和热平衡温度等,并就不同换热器,不同两种流动方式,不同工况的传热情况和性能进行比拟和分析.传热过程中传递的热量正比于冷、热流体间的温差及传热面积,即Q = KA T (1)式中：A一传热面积,m2(1) 套管式换热器：0.45m

2、2(2) 板式换热器：0.65m2(3) 管壳式换热器：1.05m2电加热器：6kVAT-冷热流体间的平均温差,CK一换热器的传热系数,W/(m) Q一冷热流体间单位时间交换的热量,W.冷热流体间的平均温差 T常采用对数平均温差.对于工业上常用的顺流和逆流换热器,对数平均温差由下式计算AT =AT -AT宜hiAT式中| A砧换热器萌端冷.热流休同的沮差的校大者Mi 换熟肆两端冷,炼流体间的温差的较小者换热器西喘冷、想流体间的温差及每一种流体中的温度分布如图图b听小一T1Lm.-L<hjrb除了顺流和逆流按公式(2)计算平均温差以外,其他流动形式的对数平均温差,都可以由假想的逆流工况对数

3、平均温差乘上一个修正系数得到.修正系数的值可以由各种传热学书上或换热器手册上查得.换热器实验的主要任务是测定传热系数K.实验时,由恒温热水箱中出来的热水经水泵和转子流量计后进入实验换热器内管.在热水进出换热器处分别用热电阻测量水温.从换热器内管出来的已被冷却的热水仍然回到热水箱中,经再加热供循环使用.冷却水由冷水箱经水泵、转子流量计后进入换热器套管,在套管中被加热后的冷却水排向外界,一般不再循环使用.套管外包有保温层,以尽量减少向外界的散热损失. 冷却水进出口温度用热电阻测量. 通常希望冷热侧热平衡误差小于 3%.实验中待各项温度到达稳定工况时,测出冷、热流体进出口的温度和冷、热流体的流量,

4、就可以由下式计算通过换热面的总传热量式礼阙*坎一冷、热流体的职屋流史kg/s fa B 一冷、热流体的比热,kJ (kg C) J '热流体的谁出口脉度,I：? < 一冷流体的进出口温度 r根据计算得到的传热量、对数平均温差及的换热面积,便可由公式(1)计算出传热系数K.实验数据记录及处理换热器 类型力式热进温 度热出温 度冷进温 度冷出温 度热流体冷流体板式顺流57.143.522.831.8r 7872逆流56.535.923.133.17672套管式顺流57.640.722.531.6r 7278逆流56.835.222.1337264管壳式顺流57.140.522.531

5、.37672逆流57.241.122.6327465计算传热系数K和换热器效率K TAQ = ,勺4 4 *,如-上t2AT -Ar A TH 一Wk-hEA计算可得热进热 出冷进冷 出热 流 体 流 量冷 流 体 流 量TmQ1Q2K?顺57.43.22.31.78.72.21.1220.74954.0.6板流1050808000000135.78901式逆56.35.23.33.76.72.17.1801.83372.0.4流5090101000005707.0995：6顺57.40. 122.31.72.78.19.1399.821：94.r 0.5流6070 150(600000268

6、1.29 1761 9目逆56.35.22.33.72.64.17.1789.8071000.4工J流8020100000009210.17.105符顺57.40.22.31.76.72.19.1451.73336.0.5目壳流1050503000000935.12571逆57.41.122.32.74.65.21.1370.70631.F 0.5工J流2010600000006859.97062三、实验结果分析由实验结论知,三种换热器在顺、逆流两种情况下热流体的散热量均大于冷流体的吸热量很多.这可能是由于热流体的一局部热量散发到了周围环境中而未完全传递给冷流体；另一方面,板式和套管式在逆流情况下的效率均大于顺流情况下的效率,符合理论；但管壳式的效率在顺、逆流两种情况下几乎相同,这可能是由于冷、热流体在进口处的温差就不大的 缘故造成的.四、思考题1. 实验中有哪些因素会影响操作的稳定性或实验结果的准确性？a. 冷流体进口温度的稳定性；b. 冷热流体管道的绝热性和密闭性；c. 冷热流体流量的稳定性；2. 三种换热器之间相比拟,各具有哪些优缺点？板式换热器：优点：结构简单,造价低廉；缺点：传热面积小,效率低.套管式换热器：优点结构简单,加工方便,耐高温,传热系数高且能到达完全逆流提升平均 温差；缺点：结构不紧凑,接头多而易漏,占地大.管壳式换热器：单位体积设备