化工原理传热系数的测定

列管换热器操作及传热系数的测定学院：环境学院

班级：化工1001

姓名：夏天雨

学号：3100904006

一、实验目的：

(1)了解换热器的结构，

(2)掌握换热器主要性能指标的标定方法；

(3)学会换热器的操作方法。

二、基本原理：

1 换热器的主要性能指标：

在工业生产中换热器是一种经常使用的换热设备。它是由许多个传热元件(如列管换热器的管束)组成。冷、热流体借助于换热器中的传热元件进行热量交换而达到加热或冷却任务。

换热器又是一种节能设备，它既能回收热能，又需消耗机

械能。因此，在换热器换热面积一定的前提下，度量一个换热

器性能好坏的主要指标是换热器的传热系数K和流体经过换热

器的阻力损失。

2 换热器的操作和调整

现以冷水冷却热空气的系统为例，说明换热器操作中的一般规律。

A、当热空气进口条件发生变化后，即换热器的热负荷发生变化时，需要通过调整冷水进口条件来保证质量指标的完成。但是，这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多，流量小带走的热量少。

B、根据传热基本方程式，正确的理解是：冷却介质流量的调节，改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变，可能来自传热推动力的变化，也可能来自传热系数K的变化，而多数是由两者共同引起的。由传热速率方程式可知，影响传热量的参数有传热面积，传热系数（其倒数表征传热阻力的大小）和过程的平均温度差即传热推动力三个要素。操作中，因换热面积一定，主要是后二个要素在起作用。冷水进口温度或流量的改变会不同程度地影响这二个要素。

三、实验内容：

（1）测定热空气-水系统在常用流速范围内的传热系数；

（2）判断本系统的传热阻力主要在哪一侧；

（3）熟悉列管换热器的操作。

四、实验装置：

本实验装置的主体装

热器。换热面积为0.4平方

米。冷水经流量计计量后，

进入壳程。空气经鼓风机、

流量计和电加热器，进入

管程。热空气进口温度由

仪表自动稳定在所需的温

度值上。冷、热流体的进

出口温度由仪表检测。

五、实验操作原则：

（1）为防止可能的设备损坏，必须先开启鼓风机、空气流量计阀和冷水阀后，方可开启电加热器开关。实验结束后，则应先关闭电加热器开关，待装置冷却后再关闭空气、冷水系统。

（2）实验需维持定态操作。即每次测量时，各操作变量必须维持在同一水准。

（3）当冷、热流体流量调整后，应稳定足够长时间方可记录。

3600

1t =T1-t2=109.8-19.4=90.4 2t =T2-t1=27.2-17.6=9.62121ln m t t t t t -=

=9.690.4

9.6ln

90.4-211t t P T t -=-=0.0195 T A t =0.435.67

⨯对比不同操作条件下的传热系数，分析数值，你可得出什么结论？

答： K值总是接近热阻大的流体侧的α值，实验中，提高空气侧的α值以提高K值。

3.转子流量计在使用时应注意什么问题？如何校正度数？

答：对于液体：下标1为出厂标定液体，下标2为实际液体：对于气体：，（转子材料密度ρ

>>ρg），下标1为出厂标定气体，下

f

标2为实际气体。

4.针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？

答：提高对流传热系数α值，如提高空气流速，内管加入填充物或采用螺纹管。加热面在上，制冷面在下。

5.逆流换热和并流换热有什么区别？你能用该实验装置加以验证吗？

答：（1）逆流推动力t

大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过

m

高。

（2）在相同水流量条件下，在获得相同Q时，逆流操作的时间较并流所需的时间要少。

6.传热过程中，哪些工程因素可以调动？

答：（1）增大传热面积S。

（2）提高传热系数α。（比如流体与固体之间对流换热的话，可以提高对流换热系数，比如固体表面粗糙化、采用强制对流冲刷表面、横向冲刷管路、改变管束排列方式等；增大角系数，即尽量使两表面靠近且正对。）

，增加换热物体间的温度差。

（3）提高温差Δt

m

7.该实验的稳定性受哪些因素的影响？

答：（1）空气和蒸汽的流向。

（2）冷凝水不及时排走。

（3）蒸汽冷凝过程中，存在不冷凝气体，对传热的影响

8.你能否对此实验装置做些改进，使之能够用于空气一侧对流传热系数的测定？

答：使空气走壳程，水走管程，根据流体在管外的强制对流公式，可求出空气一侧的对流传热系数α值。