聊城大學(xué)實驗報告課題名稱：化工原理實驗實驗名稱：總傳熱系數(shù)的測定姓名：元險成績：學(xué)號：1989班級：實驗日期：2011-9-18實驗內(nèi)容：測定套管換熱器中水一水物系在常用流速范圍內(nèi)的總傳熱系數(shù)K，分析強(qiáng)°化傳熱效果的途徑?？倐鳠嵯禂?shù)的測定一、實驗?zāi)康目倐鳠嵯禂?shù)的測定了解換熱器的結(jié)構(gòu)，掌握換熱器的操作方法。掌握換熱器總傳熱系數(shù)K的測定方法。了解流體的流量和流向不同對總傳熱系數(shù)的影響二、基本原理在工業(yè)生產(chǎn)中，要完成加熱或冷卻任務(wù)，一般是通過換熱器來實現(xiàn)的，即換熱器必須在單位時間內(nèi)完成傳送一定的熱量以滿足工藝要求。換熱器性能指標(biāo)之一是傳熱系數(shù)K。通過對這一指標(biāo)的實際測定，可對換熱器操作、選用、及改進(jìn)提供依據(jù)。傳熱系數(shù)K值的測定可根據(jù)熱量恒算式及傳熱速率方程式聯(lián)立求解。傳熱速率方程式：TOC\o"1-5"\h\zQ=kSM(1)m通過換熱器所傳遞的熱量可由熱量恒算式計算，即Q=WCh(T—T)=wc(Li)+Qm(2)hph12cpc21損若實驗設(shè)備保溫良好，Q損可忽略不計，所以Q=WCu(T—T)=wc(t—)(3)hph12cpc21式中，Q為單位時間的傳熱量，W；K為總傳熱系數(shù)，W/(m2?，C)；\tm為傳熱對數(shù)平均溫度差，C；S為傳熱面積(這里基于外表面積)，m2；Wh，Wc為熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；Cph，Cpc為熱、冷流體的平均定壓比熱，J/(kg?C)；T],T2為熱流體的進(jìn)出口溫度，C；，/2為冷流體的進(jìn)出口溫度，C。加為換熱器兩端溫度差的對數(shù)平均值，即(4)△t△t—△'?

m△t(4)In—r△t1當(dāng)△12<2時，可以用算術(shù)平均溫度差(△12+△t1)代替對數(shù)平均溫度差。由上式所計算出口△t21的傳熱系數(shù)K為測量值K測。傳熱系數(shù)的計算值K計可用下式進(jìn)行計算：1TOC\o"1-5"\h\zK=-.廠、計118(5)+—+>—+Raa人S式中，％為換熱器管外側(cè)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2?C)；岑為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2?C)；8為管壁厚度，m；X——管壁的導(dǎo)熱系成W/(m2?C)；RS為污垢熱阻，m2?C/Wo當(dāng)管壁和垢層的熱阻可以忽略不計時，上式可簡化成：

K1aa(6)計上*土a+aaa,三、實驗裝置及流程(6)實驗流程本實驗裝置為一套管換熱器，采用冷水一熱水系統(tǒng)，流程如圖所示。冷水經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計計量后進(jìn)入換熱器的冷水流道，進(jìn)行熱交換后排入地溝。熱水槽中的水被加熱到預(yù)定溫度后，由管道泵送至流量計計量，再進(jìn)入換熱器的熱水流道，進(jìn)行熱交換后返回?zé)崴垩h(huán)使用。在冷熱水進(jìn)、出口處都分別裝有銅電阻測量溫度。實驗裝置設(shè)有逆流和并流兩種流程，通過換向閥門改變冷水的流向，進(jìn)而測得兩流體逆流或并流流動時的總傳熱系數(shù)。主要設(shè)備儀表規(guī)格（1）套管換熱器：內(nèi)管為紫銅管，管徑do=6mm；換熱管長度l=1.075m；（2）測溫裝置：Cu50型銅電阻配以數(shù)字溫度顯示儀；（3）熱水發(fā)生器：f219x6mm，材質(zhì)為不銹鋼；加熱器功率：1kW，由智能程序控溫儀控制并顯示其中溫度；（4）流量計：LZB—15轉(zhuǎn)子流量計，范圍：0?160L/h；LZB—25轉(zhuǎn)子流量計，范圍：0?400L/h?？偘鵁嵯挡脺y定灰驗裝置流程圖L調(diào)節(jié)閥2.轉(zhuǎn)子流量汁土銅電阻4.楔問閥E.套管換熱器6.儀表箱7.溫度顯示儀S,轉(zhuǎn)子流量計線水握10.管道泵11+排氣閥

總傳熱系數(shù)測定裝置仿真界面四、實驗步驟熟悉流程、管線，檢查各閥門的開啟位置，熟悉各閥門的作用。將熱水發(fā)生器水位約維持在其高度的2/3,把換向閥門組調(diào)配為逆流。打開總電源開關(guān)，通過智能程序控溫儀設(shè)定加熱器溫度，通電加熱并啟動管道泵，開啟熱水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)熱水流量為定值。當(dāng)熱水發(fā)生器溫度接近設(shè)定值時開啟冷水離心泵和出口閥，調(diào)節(jié)冷水閥使冷水流量為定值。實驗過程中注意開啟冷水槽上水閥勿使槽內(nèi)水位下降太多。待冷、熱水溫度穩(wěn)定后，記錄冷、熱水的進(jìn)出口溫度。調(diào)節(jié)冷水閥，改變冷水流量，測取6個數(shù)據(jù)。注意，每次流量改變后，須有一定的穩(wěn)定時間，待有關(guān)參數(shù)都穩(wěn)定后，再記錄數(shù)據(jù)。把換向閥門組調(diào)配為并流，調(diào)節(jié)冷水閥，改變冷水流量，待溫度穩(wěn)定后記錄有關(guān)參數(shù)。實驗結(jié)束后，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥門，關(guān)閉熱水泵的電源開關(guān)并關(guān)閉冷水離心泵出口閥及離心泵，最后關(guān)閉總電源。五、實驗報告整理原始數(shù)據(jù)記錄表，將有關(guān)數(shù)據(jù)整理在數(shù)據(jù)處理表中。逆流序號逆流序號冷水流道熱水AtmCC)SGn2)KSfll]W/m2.1C)V(jn3/s)t2-tlCC)t定?Q(W)T1-T2C1C)12.777778E-lj54.822.7556.72941.49.4639182.016903E-022916.67723.333333E-056.723.85932.52182.213.359523460.85233.888889E-0E.6.823.71104.182.714.846863687.444.444444E-056.223.21150.5742.914.889393831.359序號熱水流量計讀數(shù)L/h熱水溫度覽冷水流量計讀數(shù)L/h冷水溫度笆進(jìn)口出口進(jìn)口出口136033.231.810020.325.1238.836.612020.527.2340.437.714020.327.144037.116020.126.3序號熱水流量計讀數(shù)L/h熱水溫度K冷水流量計讀數(shù)L/h冷水溫度富進(jìn)口出口進(jìn)口出口136040.338.612021.428.2240.133.114020.627340.33816020.126.34序號冷水流道熱水itmCC)SGn2)BjRl]W/m2.1C)V(jn3/s)t2-tl?t定?Q(W)T1-T2C1C)13.333333E-056.8|24.8946.441.714.500832.016903E-023236.0523.888S89E-056.423.81039.228215.193973391.21134.444444E-056.223.21150.5742.315.870213594.574列出實驗結(jié)果，寫出典型數(shù)據(jù)的計算過程，分析和討論實驗現(xiàn)象。解：

逆流并流(1)逆流T]=38.8°C,T2逆流并流(1)逆流T]=38.8°C,T2=36.6°C,t]=20.5°C,t2=27.2°C△ti=TM=38.8°C-27.2°C=11.6°C,^tc=TH=36.6°C-20.5°C=16.1°C112221At11.6—==0.720y2,AtAt16.1m逆211.6+16.1=13.85C并流T]=40.3°C,T2=38.6C,t1=21.4C,△t]=T1-t1=40.3°C-21.4°C=18.9°C,t2=28-2C△t2=T2-t2=38.6C-28.2C=10.4rAt18.91==1.82y2,AtAt10.4m并△t+At18.9+10.41465^2.熱負(fù)荷水qm2=120L/h=119.76kg/h,cp2=4.183X103J/(kg?°C),J逆=20.5C,t2逆=27.2C,t1并=21.4C,t2并=28.2CQ逆=qm2cp2(t2逆-t1逆)=119.76/3600X4.183X103X(27.2-20.5)=932.335WQ并=qm2cp2(t2并-t1并)=119.76/3600X4.183X103X(28.2-21.4)=946.250WA=2.016903X10-2m2k=Q逆=932.335=3337.6W(m2?°C)逆AAt2.016903x10-2x13.85m逆k=Q并=946.250=3202.4w(m2?°C)并AAt2.016903x10-2x14.65m并六、思考題影響傳熱系數(shù)K的因素有哪些？答：傳熱系數(shù)的計算值K計可用下式進(jìn)行計算：1TOC\o"1-5"\h\zK=-.廠、計118(5)++X+Raa人s式中，％為換熱器管外側(cè)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2?C)；%為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2?C)；8為管壁厚度，m；X——管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2?C)；Rs為污垢熱阻，m2?°C/W。在實驗中哪些因素影響實驗的穩(wěn)定性？答：換熱器管外側(cè)流