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列管式換熱器傳熱系數(shù)測定實驗 列管式換熱器傳熱系數(shù)測定實驗 一、 實驗目的 1. 初步了解THXHR-5型氣-氣列管換熱實驗裝置的基本結構和操作原理 2. 掌握列管式換熱器傳熱系數(shù)K的測定方法 3. 了解影響實驗結果準確性的原因以及可能存在的問題 二、 實驗設備 THXHR-5型氣-氣管列換熱器，一臺電腦， 一臺 RS232/485轉換器一只 三、 實驗原理和方法 在工業(yè)生產(chǎn)中，要實現(xiàn)熱量的交換，須采用一定的設備，此種交換的設備稱為換熱器。它利用金屬壁將冷、熱兩種流體間隔開，熱流體將熱傳到壁面的另一側，通過堅壁內的熱傳遞再由堅壁的另一側將熱傳遞給冷流體。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，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，已知傳熱設備的結構尺寸，只要測得傳熱速率Q以及各相關溫度，即可算出K，即測定氣-氣管列換熱器的傳熱系數(shù)K[W/(m2℃)] ??=??/??Δ???? 式中： A——傳熱面積，m2；本實驗為0.44㎡ Δ????——冷、熱流體的平均溫差，℃； Q——傳熱速率，W（即單位時間內傳遞的熱量） 因為本次實驗是順流，因此求冷熱流體平均溫差時做出如下假設：（1）冷熱流體的質量流量G1，G2以及比熱容Cp1，Cp2是常數(shù)（2）傳熱系數(shù)是常數(shù)；（3）換熱器無散熱損失；（4）換熱面沿流動方向的導熱量可以忽略不計。此時可得 公式： 其中： 熱空氣的質量流量，質量流量＝密度x體積，體積流量V 傳熱速率Q=m*c* (T1-T2) 其中： m——熱空氣質量流量，kg/h c——熱空氣的比熱容，J/(kg*K)， T1——熱空氣進口溫度，℃ T2——熱空氣出口溫度，℃ 根據(jù)空氣的物性參數(shù)表 四、 實驗步驟 1. 連接電源，開啟電源總開關，電源指示燈亮，觀察電壓表的示數(shù)是220V。運行THXHR-5型氣-氣管列式換熱器，開始實驗。 2. 并流連接換熱器，啟動熱風機，空氣加熱器。調整冷空氣流量為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. 每分鐘進行一次采樣，總共進行八組，后七組數(shù)據(jù)所測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百分之十之間即為有效。 4. 導出實驗數(shù)據(jù)，調整冷空氣流量以供接下來同學的實驗。 5. 實驗結束時先關閉加熱電源開關，待溫度降低至適宜再關閉風機。 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) 熱空氣風機出口溫度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)為本次測量的基準，第一組出入口溫度的差值為11.5℃，因此后面七組的實驗的熱空氣入、出口差值應在11.51.15之間，也就是說要>10.35，<12.65。結合八組數(shù)據(jù)冷熱空氣進、出口平均值，可得流體平均溫差為54.5℃，比熱容為1.005，計算熱空氣質量流量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，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) 熱空氣風機出口溫度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)為本次測量的基準，第一組出入口溫度的差值為12.9℃，因此后面七組的實驗的熱空氣入、出口差值應在12.91.29之間，也就是說要>11.61，<14.19。結合八組數(shù)據(jù)冷熱空氣進、出口平均值，可得流體平均溫差為53.6℃，比熱容1.005，計算熱空氣質量流量46，傳熱速率Q=596W，根據(jù)K= ??/??Δ????，可算出傳熱系數(shù)K=117kW/(m2℃)