换热器综合实验(实验六)

重庆大学动力工程学院研究生专业实验报告PAGEPAGE2动力工程学院研究生实验报告题目：换热器综合实验学号：20121002012姓名：毛娜教师：王宏动力工程学院中心实验室2013年7月报告内容一实验背景换热器在工业生产中是经常使用的设备。热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷流体，以满足生产工艺的要求。本实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动方式的性能测试，而列管式换热器只能作一种流动方式的性能测试。通过实验，主要达到以下目的：1、熟悉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动方式换热器换热能力差别的认识。二实验方案（一）实验装置实验装置简图如图1所示：图1实验装置简图1.热水流量调节阀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.冷水流量调节阀环境温度35℃表1实验数据记录表套管式换热器热流体冷流体进口温度T1（℃）出口温度T2（℃）流量计读数V1（l/h）进口温度t1（℃）出口温度t2(℃)流量计读数V2（l/h）顺流54.552.52004447.55556.852.819440.643.58057.353.31944143.398逆流70.546.517045657171.55317051.267.210473.550.51704869.390列管式换热器热流体冷流体进口温度T1（℃）出口温度T2（℃）流量计读数V1（l/h）进口温度t1（℃）出口温度t2(℃)流量计读数V2（l/h）顺流63.1601844950.27565.263.324349.750.58568.863.51804749.865逆流61.642.819540.952.37061.342.925041.253.86760.943.218540.756.680螺旋板式换热器热流体冷流体进口温度T1（℃）出口温度T2（℃）流量计读数V1（l/h）进口温度t1（℃）出口温度t2(℃)流量计读数V2（l/h）顺流81.171.814645.446.713576.570.414545.346.315077.37114045.547.680逆流78.747.514046.369.88078.34712046.867.29080.947.311846.668.61202、数据计算（1）计算公式热流体换热量：[W]冷流体吸热量：[W]平均换热量：[W]热平衡误差：对数传热温差：[℃]传热系数：[W/(m2℃)]式中：Cp1，Cp2——热、冷流体的定压比热[J/kg·℃]m1，m2——热、冷流体的质量流量[kg/s]T1，T2——热流体的进出口温度[℃]t1，t2——冷流体的进出口温度[℃]ΔT1=T1-t2；ΔT2=T2-t1[℃]F——换热器的换热面积[m2]注意，热、冷流体的质量流量m1、、m2是根据修正后的流量计体积流量读数、再换算成的质量流量值。（2）将实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情况下的换热量、热平衡误差、对数传热温差及相应的传热系数，具体计算结果如下表所示。环境温度℃表2计算结果类型顺逆流热流体换热量Q1(W)冷流体吸热量Q2(W)平均换热量Q(W)热平衡误差D对数传热温差D1(℃)传热系数K(W/m2·℃)套管式顺流465.56224.05344.800.707.41103.36903.18270.02586.601.0812.43104.85903.18262.34582.761.1012.89100.43逆流4748.671652.723200.690.973.082310.343660.431936.712798.570.622.872166.294550.812231.183390.990.683.282299.64列管式顺流663.88104.75384.321.4511.8230.97537.3779.14308.261.4914.1120.811110.35211.83661.091.3617.4436.11逆流4266.82928.782597.801.284.66530.985353.89982.563168.221.383.91772.173811.151480.472645.810.883.32759.20螺旋板式顺流1580.33204.26892.301.5430.0945.621029.46174.58602.021.4227.5033.681026.55195.53611.041.3627.3934.33逆流5083.872188.113635.990.803.841455.654371.572136.903254.230.692.711844.784614.593072.673843.630.404.051461.133、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图4逆流时三种换热器性能曲线4、误差分析对实验结果进行分析，引起误差的原因归纳如下：（1）实验装置本身引起的系统误差；（2）测量误差：实验中发现冷出口温度一直没有办法维持在一个值上，可能是测温器出现了问题，导致各组数据差距较大，得到的数据也有一定的问题，从而使得最后的K值偏小；流量计的读数在实验过程中一直不稳定，可能引起测量的流量不准确；（3）计算误差：计算过程中对数据处理采用的方法也会造成一定的误差，如实验中未引入传热平均温差修正系数，可能导致最后求得的K值与实际值不符。四实验结论1、通过实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动方式下的传热性能曲线。但根据传热学知识分析，本实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.、对比两种流动方式下的传热性能，可以发现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100~200之间，而逆流时，其传热系数在2000~3000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、对实验装置进行改进：（1）温度测量方面：在测量冷热水进出口温度时，温度读数一直不停的改变，对计算结果造成误差；（2）流量测量方面：实验的不同工况就是通过改变流量实现，但是在某一工况进行中，流量计读数不能稳定，一直在降低，这给实验结果造成了很大的误差；（3）阀门方面：实验装置的阀门过于陈旧，易误操作，从而引起实验的不准确，可以改进下实验装置阀门，如切换流体流动方向可考虑用电磁阀等更方便操作的配件。这样能保证实验过程更加顺利地进行，以达到减小实验误差的目的。2、对实验环境加以改善。在实验过程中环境温度过高，会使得冷水进口温度过高，从而降低换热器换热效果。参考文献[1]唐经文.热工测试