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空气水热交换器实验
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指导说明书
同济大学热能实验室
陈德珍
2000年1月
**部分 空冷器实验台系统说明
本实验台是上海交通大学开发、针对换热器课程的教学要求而设计的科教产品。所用的换热器为一较小的 间壁式换热器，空气 一水作为介质，实验台由独立的风源，热水源，温度控制器等组合而成，有较大的灵活性, 以后还可发展冷却塔性能试验。
一、实验台组成、系统、设备及仪表
实验台系统的简图见图 1,主要由风源、热水源、可控硅温度控制器组成。且各自独立，有较大的灵活性。
主要性能：
风源：风机：电机： 400w，三相380v
风量：800m3/h
风压：60mmH2O
出风口尺寸：200 X135mm
吸风口配二只可叠套的橡胶收缩风口，测速段处直径分别为
Di=120mm 及 D2=60mm,
热水源：水箱尺寸： 445 >245 >575mm
水泵：电机：120W 单相220v
流量：1.5m3/h
压头：12mH 2O
加热器：3KW 220V 3只
转子流量计：LZB-25 60-600L/h
可控硅温度控制器：TA-092 PID调节仪
ZK-03 三相可控硅电压调整器
*大输出功率10KW
伯电阻温度传感器 BA 2 0~100 C
可控硅 3CT 20A/1000V
电源：三相380V
4.试验用换热器
实验所用的间壁式换热器为一较紧凑的翅片管式散热器，由铜管束套带皱折的铝整 体翅片构成，见图2。
土安琴钗：
管束：紫铜管
管径：
d0=10mm
d1=8mm
节距
横向：
s1=45mm
纵向：
s2=13mm
翅片：
铝制、
皱折、整片
片厚：
8 =0.1mm
片节距：
t=2.6mm
试件总体尺寸：
水侧：横向管数: n1=3
纵向管排数：n2=8
总管数： n=n1 Xh2=24
水通道并联管子数： 即h1=3
管子总长度：L=a冲=0.2 24=4.8m
通道面积：Fw=h1Xu Xd1 Xd1/4
-4 -
=1.508 X10 m2
气侧：通道尺寸： a=200mm
b=130mm
h=116mm
翅片数：m=76 2 通风面积：Fa=a冲=0.0272m 传热总面积：
1 2 2
Aa=(n1 S1 h d0 n) 2 m (a m ) d0 n 2.24m
4
特征尺寸：Da=4V/Aa=4 xa Xb >h/A a
=4 X0.2 >0.136 X0.116/2.24
=5.6mm
整个风源设计紧凑，风箱用塑料制成，出风口线型及大的收缩比， 保证空气在换热器进口截面处有均匀流速。
吸风口、调风口、整流栅、毕托管紧凑地组合在一起，为了适应不同风量测量的需要，用二只直径不同的可叠套 使用的橡胶收缩风口，选用方便。
试验用换热器是放置在出风口上，拆换方便。风箱制成水密形式，需要时可更换试验件作冷却塔填料性能试 验。
热水源水箱用不锈钢制成，水泵、流量计、调节阀、回流管路、加热器组合紧凑。
风源、热水源、温度控制器各自独立，移动方便，可充分发挥各自的功能。
翅片管散热器试验时，水---空气流可按逆流连接。空气 ---水进出口温度用铜 一康铜热电偶测量，水温测点 tw1,t w2直接放置在二联箱进出口。进口空气温度 ta1，测点装在紧靠换热器的进出口截面处，换热器出口通道加一均
温段，再用均不的九对热电偶并联测量出口空气温度 ta2热电偶接线见图3,冷端放入冰瓶内，同过一转换开关，用
电位差计测量tw1、t W2> ta1、t a2各温度。
用毕托管测定吸风口收缩段处流速，以确定空气流量，大流量时用收缩段直径 D=120mnt勺吸风口，小流量时
用直径D=60mm勺吸风口，再用调风门改变风量。 水流量通过调节阀控制，用转子流量计测量。
第二部分 实验内容及安排
一、 实验目的
借助该实验台，学生可以组织一间壁式换热器的试验，能够达到以下几方面。
测定间壁式换热器的传热系数；
了解换热器的工作性能，熟悉间壁式换热器的热工计算方法；
进一步可确定该换热器气侧换热面的传热特性，即传热因子与雷诺数之间的关系；
熟悉流体流速、流量、温度等的测量，以及对实验数据的处理。
二、 实验内容及数据处理
测定换热器传热系数及其变化规律
热水在管内流动，放热量 Qw.
TOC o "1-5" h z Q w=MWX GwX (tw 1-tw 2) (w) (1)
空气流过管束外侧，吸热量 Qa
Q a=MX GaX (ta 2-ta 1) (w) (2)
以Qa、Qw间热平衡误差△ <
