换热器综合实验实验六

1、本文格式为word版，下载可任意编辑换热器综合实验实验六 动力工程学院讨论生试验报告 题目 ： 换热器综合试验 学 号 ： 姓 名： 毛娜 教 师： 王宏 动力工程学院中心试验室 2021 3 年 年 7 7 月 报告内容 一 试验背景 换热器在工业生产中是常常使用的设备。热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷流体，以满意生产工艺的要求。本试验主要对应用较广的间壁式换热器中的三种换热：套管式换热器螺旋板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器和螺旋板式换热器可以进行顺流和逆流两种流淌方式的性能测试，而列管式换热器只能作一种流淌方式的性能测试。通过试验，主要达到以下目的： 1、

2、熟识换热器性能的测试方法； 2、了解套管式换热器，螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别； 3、加深对顺流和逆流两种流淌方式换热器换热力量差别的熟悉。 二 试验方案 （一）试验装置 试验装置简图如图 1 所示： 图 1 试验装置简图 1. 热水流量调整阀 2. 热水螺旋板、套管、列管启闭阀门组 3. 冷水流量计 4. 换热器进口压力表 5. 数显温度计 6. 琴键转换开关 7. 电压表 8. 电流表 9. 开关组 10. 冷水出口压力计 11. 冷水螺旋板、套管、列管启闭阀门组 12. 逆顺流转换阀门组 13. 冷水流量调整阀 换热器性能试验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对

3、数传热温差和热平衡误差等，并就不同换热器，不同两种流淌方式，不同工况的传热忱况和性能进行比较和分析。 本试验装置采纳冷水可用阀门换向进行顺逆流试验；如工作原理图 2 所示。换热形式为热水冷水换热式。热水加热采纳电加热方式，冷热流体的进出口温度采纳数显温度计，可以通过琴键开关来切换测点。 留意事项： 热流体在热水箱中加热温度不得超过 80； 试验台使用前应加接地线，以保平安。 图 2 换热器综合试验台原理图 1. 冷水泵 2. 冷水箱 3. 冷水浮子流量计 4. 冷水顺逆流换向阀门组 5. 列管式换热器 6. 电加热水箱 7. 热水浮子流量计 8. 回水箱 9. 热水泵 10. 螺旋板式换热器

4、11. 套管式换 热器 （二）试验台参数 1、换热器换热面积f： （1）套管式换热器：0.45m2 （2）螺旋板式换热器：0.65 m2 （3）列管式换热器：1.05 m2 2、电加热器总功率：9.0kw 3、冷、热水泵： 允许工作温度：80； 额定流量：3m3 /h； 扬程：12m； 电机电压：220v； 电机功率：370w。 4、转子流量计型号： 型号：lzb-15； 流量：40400 升/小时； 允许温度范围：0-120。 （三）试验步骤 1、试验前预备： （1）熟识试验装置及使用仪表的工作原理和性能； （2）打开所要试验的换热器阀门，关闭其它阀门； （3）按顺流（或逆流）方式调整冷水换

5、向阀门的开或关； （4）向冷-热水箱充水，禁止水泵无水运行（热水泵启动，加热才能供电）。 2、试验操作： （1）接通电源；启动热水泵（为了提高热水温升速度，可先不启动冷水泵），并调整好合适的流量； （2）调整温控仪，使其能使加热水温掌握在 80以下的某一指定温度； （3）将加热器开关分别打开（热水泵开关与加热开关已进行连锁，热水泵启动，加热才能供电）； （4）利用数显温度计和温度测点选择琴键开关按钮，观测和检查换热器冷-热流体的进出口温度。待冷-热流体的温度基本稳定后，既可测读出相应测温点的温度数值，同时测读转子流量计冷-热流体的流量读数；把这些测试结果记录在试验数据记录表中； （5）如需要转

6、变流淌方向（顺-逆流）的试验，或需要绘制换热器传热性能曲线而要求转变工况如转变冷水（热水）流速（或流量）进行试验，或需要重复进行试验时，都要重新支配试验，试验方法与上述试验基本相同，并记录下这些试验的测试数据； （6）试验结束后，首先关闭电加热器开关，5 分钟后切断全部电源。 三 数据分析 1、试验数据记录表 环境温度0t = 35 表 1 试验数据记录表 套管式换热器 热 流 体 冷 流 体 进口温度t 1 （） 出口温度t 2 （） 流量计读数 v 1（l/h） 进口温度 t 1 （） 出口温度 t 2 () 流量计读数 v 2（l/h） 顺 流 54.5 52.5 200 44 47.5

7、 55 56.8 52.8 194 40.6 43.5 80 57.3 53.3 194 41 43.3 98 逆 流 70.5 46.5 170 45 65 71 71.5 53 170 51.2 67.2 104 73.5 50.5 170 48 69.3 90 列 热 流 体 冷 流 体 管式换热器 进口温度t 1 （） 出口温度t 2 （） 流量计读数 v 1（l/h） 进口温度 t 1 （） 出口温度 t 2 () 流量计读数 v 2（l/h） 顺 流 63.1 60 184 49 50.2 75 65.2 63.3 243 49.7 50.5 85 68.8 63.5 180 47

8、 49.8 65 逆 流 61.6 42.8 195 40.9 52.3 70 61.3 42.9 250 41.2 53.8 67 60.9 43.2 185 40.7 56.6 80 螺旋板式换热 热 流 体 冷 流 体 进口温度t 1 （） 出口温度t 2 （） 流量计读数 v 1（l/h） 进口温度 t 1 （） 出口温度 t 2 () 流量计读数 v 2（l/h） 顺 流 81.1 71.8 146 45.4 46.7 135 器 76.5 70.4 145 45.3 46.3 150 77.3 71 140 45.5 47.6 80 逆 流 78.7 47.5 140 46.3 6

9、9.8 80 78.3 47 120 46.8 67.2 90 80.9 47.3 118 46.6 68.6 120 2、数据计算 （1）计算公式 热流体换热量： ) (2 1 1 1 1t t c m qp- = w 冷流体吸热量： ) (2 1 2 2 2t t c m qp- = w 平均换热量： 22 1q += w 热平衡误差： % 1002 1´-= d q 对数传热温差：) / ln( ) / ln(2 12 11 21 21t tt tt tt td dd - d=d dd - d= d 传热系数： 1d=fqk w/(m2 ) 式中： c p1 ，c p2 热、冷

10、流体的定压比热 j/kg m 1 ， m 2 热、冷流体的质量流量 kg/s t 1 ，t 2 热流体的进出口温度 t 1 ，t 2 冷流体的进出口温度 t 1 = t 1 - t 2 ； t 2 = t 2 - t 1 f 换热器的换热面积 m2 留意，热、冷流体的质量流量 m 1、 、 m 2 是依据修正后的流量计体积流量读数1v 、2v再换算成的质量流量值。 （2）将试验记录数据代入上述计算式中进行计算，可分别得到三种换热器在顺流和逆流状况下的换热量、热平衡误差、对数传热温差及相应的传热系数，详细计算结果如下表所示。 环境温度035 t = 表 2 计算结果 类 型 顺逆流 热流体换热量

11、q 1 (w) 冷流体吸热量q 2 (w) 平均换热量 q (w) 热平衡误差? 对数传热温差? 1 () 传热系数k (w/m2 ) 套管式 顺流 465.56 224.05 344.80 0.70 7.41 103.36 903.18 270.02 586.60 1.08 12.43 104.85 903.18 262.34 582.76 1.10 12.89 100.43 逆流 4748.67 1652.72 3200.69 0.97 3.08 2310.34 3660.43 1936.71 2798.57 0.62 2.87 2166.29 4550.81 2231.18 3390.9

12、9 0.68 3.28 2299.64 列管式 顺流 663.88 104.75 384.32 1.45 11.82 30.97 537.37 79.14 308.26 1.49 14.11 20.81 1110.35 211.83 661.09 1.36 17.44 36.11 逆流 4266.82 928.78 2597.80 1.28 4.66 530.98 5353.89 982.56 3168.22 1.38 3.91 772.17 3811.15 1480.47 2645.81 0.88 3.32 759.20 螺旋板式 顺流 1580.33 204.26 892.30 1.54

13、30.09 45.62 1029.46 174.58 602.02 1.42 27.50 33.68 1026.55 195.53 611.04 1.36 27.39 34.33 逆流 5083.87 2188.11 3635.99 0.80 3.84 1455.65 4371.57 2136.90 3254.23 0.69 2.71 1844.78 4614.59 3072.67 3843.63 0.40 4.05 1461.13 3、绘制传性能曲线，并作比较 以传热系数为纵坐标，冷水（热水）流速（或流量）为横坐标绘制传热性能曲线如图 3 和图 4 所示。 图 3 顺流时三种换热器性能曲线

14、图 4 逆流时三种换热器性能曲线 4、误差分析 对试验结果进行分析，引起误差的缘由归纳如下： （1）试验装置本身引起的系统误差； （2）测量误差：试验中发觉冷出口温度始终没有方法维持在一个值上，可能是测温器消失了问题，导致各组数据差距较大，得到的数据也有肯定的问题，从而使得最终的 k 值偏小；流量计的读数在试验过程中始终不稳定，可能引起测量的流量不精确； （3）计算误差：计算过程中对数据处理采纳的方法也会造成肯定的误差，照实验中未引入传热平均温差修正系数，可能导致最终求得的 k 值与实际值不符。 四 试验结论 1、通过试验我们计算得出了相应的传热系数，并绘制出三种换热器在两种不同 流淌方式下的传热性能曲线。但依据传热学学问分析，本试验得到的结果存在较大的误差，三种不同的换热器的换热性能普遍较低。 2.、对比两种流淌方式下的传热性能，可以发觉三种换热器逆流时换热效果都比顺流时的换热效果要好，如套管式换热器，在顺流时传热系数在 100200 之间，而逆流时，其传热系数在 20213000 之间。 3、比较三种换热器，套管式换热器的传热系数最高，其次是螺旋板式换热器，而列管式换热器最低。 五 改进方案及建议 1、对试验装置进行改进：（1）温度测量方面：在测量冷热水进出口温度时，温度读数始终不停的转变，对计算结果造成误差；（2）