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
一、 实验目的
?测定列管式换热器的总传热系数。
?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(5 - 1)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。
t图5
t
图5 — 1间壁式传热过程示意图
达到传热稳定时，有
(5— 1)Q=miCpi Ti 一T2 i=m2Cp2 t?
(5— 1)
式中：Q —传热量，J / s ;
m —热流体的质量流率，kg / s ;
cp1 — 热流体的比热，J / (kg ?°C)；
Ti —热流体的进口温度，C；
T2 —热流体的出口温度，C；
m2 —冷流体的质量流率，kg / s ;
cp2 — 冷流体的比热，J / （kg ?°C）；
ti —冷流体的进口温度，C；
t 2 —冷流体的出口温度，C；
K —以传热面积A为基准的总给热系数，W / （m2 ?C）；
：tm —冷热流体的对数平均温差，C；
热、冷流体间的对数平均温差可由式（5—2）计算,
并流:：tj —ti -
并流:
：t
j —ti - T2 -t2
In
Ti -t
逆流:In
逆流:
In
T2 -t
(5 — 2)
列管换热器的换热面积可由式（6—3）算得，
(5—3)
(5—3)
K 二 Q Atm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），
K 二 Q Atm
（5—4）
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
(5—5)
则冷流体质量流量 m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：2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
除查表外，对于在0?100C之间，空气的各物性与温度的关系有如下拟合公式。
空气的密度与温度的关系式：—10-512 - 4.5 10-31 1.2916
空气的比热与温度的关系式：60C以下C卩=1005 J / (kg ),
70 C 以上 C p 二 1009 J / (kg ?C)。
三、实验装置
热流体走管内，冷流体走管间。列管规格①12X 2 mm,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 11； 4-并流传热形式进口闸阀f1 ; 5-热流体进口温度「; 6-逆流出口温度12； 7-逆流传热形式 出口闸阀f4 ; 8-并流形式出口闸阀f2 ; 9-并流出口温度t2‘； 10-热流体出口温度T2； 11-逆 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60~80 m3/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20E左右，热
流体风量70 m3/h，—般调加热电压150V,经约30min后，热流体进口温度可恒定在 70 C 左右。)
待热流体在恒定流量下的进口温度相对不变后， 启动风机2,通过C1000仪表调节风量；
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。
然后以冷流体流量作为实验的主变量，调节风机旁路，从 10~60 mf/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。
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。
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度相对恒定后方可认为换热过程平 衡。
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
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