換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用說(shuō)明

一、換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解換熱器的工作原理，實(shí)測(cè)出流體的流量、溫度等有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出熱交換器的換熱量及對(duì)數(shù)平均溫差，分析換熱器的傳熱狀況，并比較順流和逆流的差別。
二、換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)原理:
在換熱器中需要交換熱量的冷熱流體通常分別在固體壁面的兩側(cè)流動(dòng)。熱量從壁面一側(cè)的流體通過(guò)壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體的過(guò)程稱為傳熱過(guò)程。傳熱過(guò)程中傳遞的熱量正比于冷、熱流體間的溫差及傳熱面積，即

式中：F — 傳熱面積 [㎡]
（1） 列管換熱器         0.3m2
（2） 板式換熱器         0.14m2
（3） 套管換熱器         0.03m2
電加熱器           4kw
 △T — 冷熱流體間的平均溫差         [℃]
      K — 換熱器的傳熱系數(shù)               [W/m·℃]
      Q — 冷熱流體間單位時(shí)間交換的熱量   [W]
冷熱流體間的平均溫差△T常采用對(duì)數(shù)平均溫差。對(duì)于工業(yè)上常用的順流和逆流換熱器，對(duì)數(shù)平均溫差由下式計(jì)算

式中：△Tmax — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較大者
      △Tmin — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較小者
換熱器兩端冷、熱流體間的溫差及每一種流體中的溫度分布如圖a、圖b所示。

當(dāng)比值△Tmax/△Tmin小于或等于1.7時(shí)，對(duì)數(shù)平均溫差可簡(jiǎn)單的用算術(shù)平均溫差來(lái)代替，即
除了順流和逆流按公式（2）計(jì)算平均溫差以外，其他流動(dòng)形式的對(duì)數(shù)平均溫差，都可以由假想的逆流工況對(duì)數(shù)平均溫差乘上一個(gè)修正系數(shù)得到。修正系數(shù)的值可以由各種傳熱學(xué)書上或換熱器手冊(cè)上查得。
換熱器實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是測(cè)定傳熱系數(shù)K。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由恒溫?zé)崴�箱中出�?lái)的熱水經(jīng)水泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)換熱器內(nèi)管。在熱水進(jìn)出換熱器處分別用熱電阻測(cè)量水溫。從換熱器內(nèi)管出來(lái)的以被冷卻的熱水仍然回到熱水箱中，經(jīng)再加熱供循環(huán)使用。冷卻水由自來(lái)水經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入換熱器套管，在套管中被加熱后的冷卻水排向外界，一般不再循環(huán)使用。套管外包有保溫層，以盡量減少向外界的散熱損失。冷卻水進(jìn)出口溫度用熱電阻測(cè)量。通常希望冷熱側(cè)熱平衡誤差小于3%。
實(shí)驗(yàn)中待各項(xiàng)溫度達(dá)到穩(wěn)定工況時(shí)，測(cè)出冷、熱流體進(jìn)出口的溫度和冷、熱流體的流量，就可以由下式計(jì)算通過(guò)換熱面的總傳熱量

式中：M1、M2 — 冷、熱流體的質(zhì)量流量  [kg/s]
      Cp1、Cp2 — 冷、熱流體的比熱   [kJ/kg·℃]
      T1′、T1″ — 熱流體的進(jìn)出口溫度
T2′、T2″ — 冷流體的進(jìn)出口溫度
由算得的傳熱量和對(duì)數(shù)平均溫差及已知的換熱面積，便可由公式（1）計(jì)算出傳熱系數(shù)K。
三、換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置:

實(shí)驗(yàn)臺(tái)由控制面板、順、逆流換向閥、熱水箱、熱水泵、冷水熱水流量計(jì)及控溫測(cè)溫電路、套管換熱器、列管換熱器、板式換熱器等組成。（如下圖所示）
1.冷水泵  2冷水箱  3.冷水流量計(jì)  4.冷水順逆流閥門組 5.列管式換熱器 6.套管式換熱器  7.板式換熱器  8.熱水流量計(jì) 9.熱水箱 10. 熱水泵 11 電加熱器  巡檢儀溫度顯示：T1-熱水進(jìn)口溫度；T2-熱水出口溫度； T3-冷水進(jìn)口溫度；T4-冷水出口溫度
四、換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)步驟:
1、先將熱水箱加滿水，再在冷水入口接通自來(lái)水，冷水出口連通下水道，并調(diào)整好冷水流量，按順流方式扳動(dòng)順逆流閥門手柄。
2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)與手動(dòng)加熱開(kāi)關(guān)，調(diào)整溫度控制儀器使熱水箱加熱溫度控制在50℃左右，打開(kāi)水泵開(kāi)關(guān)，并調(diào)整熱水流量。整個(gè)加熱系統(tǒng)全部靠自動(dòng)控溫。待冷熱流體進(jìn)出口溫度穩(wěn)定后，即可讀取溫度與流量數(shù)值，并做好記錄。
3、切換成逆流流動(dòng)方式，等顯示溫度穩(wěn)定后，讀取溫度與流量數(shù)值，并做好記錄。
4、對(duì)于板式散熱器由于其流動(dòng)狀況近于叉流狀況，建議只作順流的一種實(shí)驗(yàn)就可以了。
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，切斷全部電源，放掉積水。
五、實(shí)驗(yàn)要求:
1、按實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的要求，進(jìn)行計(jì)算，并整理好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析兩種流動(dòng)方式的傳熱情況，就對(duì)數(shù)平均溫差、傳熱系數(shù)、熱效率進(jìn)行對(duì)比，最后對(duì)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果予以分析。
六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表
換熱器名稱                          環(huán)境溫度         ℃

	熱流體			冷流體
順逆流	進(jìn)口溫度 ℃	出口溫度 ℃	流量計(jì)數(shù) l/h	進(jìn)口溫度 ℃	出口溫度 ℃	流量計(jì)數(shù) l/h
順流
逆流

 

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3、做實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格遵守?zé)峁��?shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)章制度和儀器設(shè)備使用操作規(guī)程，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，做好個(gè)人安全防護(hù)。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，最后離開(kāi)熱工實(shí)驗(yàn)室的人員必須關(guān)好門窗，關(guān)閉水源、電源。
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