1、贵州理工学院化工原理实验报告学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺(能源变换材料及工程方向)班级：能源162姓名学号实验组号2实班验日期2018年6月22日指导教师张文娟成绩实验名称气-气列管换热器传热系数测定实验目的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。二、实验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(51)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。图51间壁式传热过程示意图达到传热稳定时，有Q=meT

　　2、-T)=meC-1)1pl122p221=AAAfm(51)式中：Q传热量，J/s；m热流体的质量流率，kg/s；1cp热流体的比热，J/(kgC)；1T-热流体的进口温度，C；1T-热流体的出口温度，C；2m冷流体的质量流率，kg/s；2CP冷流体的比热，J/（kgC）；2t冷流体的进口温度，c；1t冷流体的出口温度，c；2K以传热面积A为基准的总给热系数，W/（m2C）；并流:逆流:At冷热流体的对数平均温差，C；m热、冷流体间的对数平均温差可由式（52）计算，（Tt）（Tt）:11-TT-tln語Tt22Tt）Tt）221AtmAtm_Ttln朮2Tt21列管换热器的换热面积可由式（63

　　3、）算得,(52)A.n*兀dL(53)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，K-(54)AAtm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(55)QPVC(tt)22p221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P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2定。除

　　4、查表外，对于在0iooc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：P=10-512-4.5X1031+1.2916空气的比热与温度的关系式：60C以下C=1005J/（kgC）,p70C以上C=1009J/（kgC）。p三、实验装置热流体走管内，冷流体走管间。列管规格12X2mm，即内径8mm，共13根列管，长1m,则换热面积共0.490m2。1-风机2（冷流体管路，该风机为抽风机）；2-孔板流量计连接差压变送器；3-冷流体进口温度t；4-并流传热形式进口闸阀f1；5-热流体进口温度T；6-逆流出口温度t；7-逆流传热形式112出口闸阀f4；8-并流形式出口

　　5、闸阀f2；9-并流出口温度t；10-热流体出口温度T；11-逆22流传热形式进口闸阀f3；12-玻璃转子流量计；13-风机1（热流体管路）；14-风机旁路阀四、实验步骤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6080m3/h，整个实验过程中保持恒定。）3、开启加热开关，通过C1000仪表调节，使加热电压到一恒定值。（例如在室温20C左右，热流体风量70rw/h，般调加热电压150V，经约30min后，热流体进口温度可恒定在70C左右。)a) 待热流体在恒定流量下的进口温

　　6、度相对不变后，启动风机2,通过C1000仪表调节风量；b) 打开相应的闸阀，如7、11打开为逆流换热的形式，4,8打开为并流换热的形式。c) 然后以冷流体流量作为实验的主变量，调节风机旁路，从1060m3/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。d) 待某**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，待换热平衡后抄录一组实验数据。e) 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*好保持不变，但在一次换热过程中，必须待热流体进出口温

　　7、度相对恒定后方可认为换热过程平衡。f) 实验结束，应先关闭加热器，待各温度显示至室温左右，再关闭风机和其他电源。五、原始数据记录表1.气-气列管换热器传热系数测定实验原始数据记录表换热方式：并流序号热流体冷流体流量ms/h进口温度(C)出口温度(C)流量m3/h进口温度(C)出口温度(C).364.625.423......262....755.026..465.224..1换热方式：逆流序号热流体冷流体流量m3/h进口温度(C)出口温度

　　8、(C)流量m3/h进口温度(C)出口温度(C).964.125.024...063.235.124..224....865.125..4六、数据处理计算示例(以**组数据为例)：根据已知条件有：60C以下C=1005J/(kgC)n=13d=0.008ml=1m空气的密度与温度的关系式：pP=10-512-4.5x10-31+1.2916A=nndl=13*3.14*0.008*1=0.m2p=0.*23.624*23.6

　　9、24-0.001*4.5*23.624+1.2916二1.kg/m3t二T1-t1=50.676Ct二T2-t2=16.9C叫二p12s(T-1)_(一t)1nn-tjmj丄lT_tln=12T-t21*Vs=1.*25.4/3600=0.kg/sQ=ms*Cp*(t2-t1)=203.31J/stm=(T1-t1)-(T2-t2)/ln(T1t1)/(T2t2)=30.76CK二Q/A*Atm=203.31/0.*30.76=20.24W/(m2C)附逆流计算公式：Atmt=T1-t2t=T2-t112表2.气-气列管换热器传热系数测定数据处理表

　　10、换热方式：并流序号Q(J/s)t(C)1t(C)2Ct(C)mKW/(m2C)1203.3150..930.7620..9246..229.3620..6750.8917.531.2830..8848.4217.530.3830..8850.3017.330.9237.23表2.气-气列管换热器传热系数测定数据处理表换热方式：逆流序号Qt1t2tmK1223.7323.239.4230.5922..1324.938.3331.1328..5326.936.7031.5533..1129.33

　　11、4.8131.9835..0530.632.9331.7538.38七、实验结果及讨论从此次的实验结果传热推动力At来看，逆流较并流更具有较好的冷却效果，传热推动力Atmm来看，逆流总是优于并流，因此可以得到逆流可以节省冷却剂或加热剂的用量。通过此次试验清楚的明白了气-气列管换热的原理，以及气气列管换热的操作，但是本次试验也存在误差，造成误差的原因初步分析是阀门的开合不是很到位，以及仪器读数反应缓慢。八、思考题1实验中那些因素会影响到实验的稳定性？答:冷空气和热空气的走向，冷热流体流量和温度的稳定性，实验器材保温和传热效果对实验的影响。2.影响传热系数K的因素有那些？如何强化传热过程？答：流体的流动形态、流体的物性、流体有无相变和加热面的几何形状、尺寸、相对位置等因素有关。强化传热：采用传热系数高的材料，采用特型管，采用小径管，增加相同体积内容纳管数，提高换热器内气体流速主要有结构形式、换热面积、污垢、流动及强化换热措施、表面传热系数。可以通过强化换热方式（风速、结构形式等）减小它将有

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