传热综合实验测定列管换热器总传热系数

实验名称:传热综合实验测定列管换热器一、实验内容测定列管式换热器的对流传热系数K。二、实验目的通过测定列管换热器传热数据计算总传热系数 K，加深对其概念的理解。三、实验基本原理(1)传热过程基本原理传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式(1-1)计算K值。传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。在该方程式中，冷、热流体的温度差厶T是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。传热速率方程式 (1-1), ??=??v??v??Tm所以对于总传热系数 一XX T2 (1-2)??=???x??x(??-Ti”(??x??Tm式中：Q----热量(W);S 传热面积(m2)；△Tm----冷热流体的平均对数温差「C)；K----总传热系数(W/(m2C));CP 比热容(J/(KgC))；W 冷流体质量流量(Kg/s)；T2-T1 冷流体进出口温差(C)。(2)换热器简介列管式换热器：是固定管板式换热器，它是列管换热器的一种。它由壳体、管束、管箱、管板、折流挡板、接管件等部分组成。其结构特点是，两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。它具有结构简单和造价低廉的优点。开车前首先检查管路、各种换热器、管件、仪表、流体输送设备是否完好，检查阀门、分析测量点是否灵活好用。

四、实验方法及步骤实验准备：检查实验装置处在开车前的准备状态。换热器实验：打开总电源开关。打开列管式换热器热流体进口阀和列管式换热器冷流体进口阀。打开冷热流体调节阀(开到50开度)。调节热流体的流量并在一定的流量下稳定3—5分钟(仿真为数值不再变化)后分别测量记录冷流体的流量，冷热流体进、出口的温度。改变不同流量测取6-8组数据。固定冷物流做一组甲苯实验实验结束后，依次关闭加热开关、阀门和总电源。五、实验数据处理I 1 J冷物流进冷物流出：热物流进'热物流出

口温度口温度口温度I口温度平均密度Tc1(C)252525定性温度Tc2(C)jTh1(C)jTh2(C)'•Tm(C)10045.05100I 1 J冷物流进冷物流出：热物流进'热物流出

口温度口温度口温度I口温度平均密度Tc1(C)252525定性温度Tc2(C)jTh1(C)jTh2(C)'•Tm(C)10045.0510010044.8544.65 :95.35 35.02593.83 34.92592.16 34.82525 44.37 100 90.38 34.68525 43.94 100 87.24 34.47 1 1 1 f 25 42.93 100 79.92 33.96543.9442.93ptm(kg/mA3

)855.07855.1699855.2698855.4097855.6245856.129平均比热Cp(J/kg/•k)135658.3135668.7135679135693.6135716135768.9冷热物流间平均温体积流量度差△Vt(mA3/h)tm(C):I换热面积.传热速率S(mT).Q(w)对流传热

系数K(W/mA2

•C)62.333263030300.79128 6.98E+100.79128 6.91E+100.79128'6.84E+101.41E+091.41E+091.42E+091.41E+0961.737661.0647860.37384 30 0.79128'6.75E+10T5909615二:〕30二二0：79滋I6_.60E+?^1.41E+0955.98812 30 0.791286.25E+1030301.41E+09表一传热实验数据图表管长(m)管径(mm)管数0.9020.0014.00冷物流进口温度Tc1(C)冷物流出口温度Tc2(C)热物流进口温度Th1(C)热物流出口温度Th2(C)定性温度Tm(C)平均密度ptm(kg/mA3)平均比热Cp(J/kg/•k)冷热物流间平均温度差△tm(C)体积流量Vt(mA3/h)换热面积S(mA2)传热速率Q(w)对流传热系数K(W/mA2•C)2544.9810094.8334.99994417462.13109300.791282.49E+095.06E+072544.8510093.934.925994417461.77015300.791282.47E+095.05E+072544.6310092.2834.815994417461.13176300.791282.44E+095.05E+072544.2110089.2634.605994.3417459.92527300.791282.39E+095.04E+072543.6210084.9734.31994.3417458.15653300.791282.32E+095.04E+07表二固定冷物流的流速冷热水实验表三固定冷物流的流速甲苯蒸汽实验实验数据处理:对应密度经过将给出的数据表数据进行线性回归得出定性温度Tm=(Tc1+Tc2)/2冷热物流间平均温度差？???=?E1-????2)-(????2-????1)????••?"?2・？？？？1传热面积???????=??4X3.14X0.02X0.9=0.79128传热速率??=?%????????????(?脸？??1对流传热系数??=??_??????(??<-????)??????" ??????对流传热系数??=其中甲苯的物性参数使用表中提供的方程经origin其中甲苯的物性参数使用表中提供的方程经origin求得??= -0.2713??= -0.2713A-??-

"-(1-591.75)八2)

??=140140-152.3??+0.6957X??人2八、实验分析与讨论随着热流体的流量增大，传热速率是增大的，同时传热系数也变化，在某一数值进行波动，但整体趋势是增大的，这可能是因为传热系数与流体的流动状态有关， 当流体为湍流流动时，湍流主体中流体质点呈混杂运动，热量传递充分，随着Re增大，靠近壁面的有效层流膜厚度变薄，提高传热速率，即传热系数增大，那么总的传热系数就就增大。根据分析固定热流体，发现其并不是单调的变化，可能和其由过渡区到湍流区有关。本次实验发现一个问题是，走管程的冷水体积流率变化时其系数相对变化率并不大可能流速并不怎么决定其对流传热系数。或者说其对流热阻并不大，相较于其他热阻。甲苯实验会发现由于其比热对水来说很大，所以两个传热速率不在一个数量级，只是改变了管内的物料，导致在壳程的流体湍动程度改变， 而对流传热系数并没有改变多少， 可能和前面讨论一样也可能是对流传热的热阻主要集中在冷物料一侧。 书本假设也是如此，由于外层流体流动大层流膜薄。 具体变化和影响还要进一步的讨论，黏