2013-2014學(xué)年下學(xué)期熱能與動力工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)第第頁換熱器綜合實(shí)驗(yàn)換熱器性能測試試驗(yàn)，主要對應(yīng)用較廣的間壁式換熱器中的四種換熱：套管式、板式、列管式和玻璃熱管換熱器進(jìn)行其性能的測試。其中，對套管式、板式和列管式換熱器可以進(jìn)行順流和逆流兩種流動方式的性能測試，而熱管式換熱器只能作一種流動方式的性能測試。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉換熱器性能的測試方法，了解影響換熱器性能的因素；2.了解套管式換熱器，列管式換熱器和板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性能的差別；3.測定換熱器的總傳熱系數(shù)，對數(shù)傳熱溫差和熱平衡誤差等；4.加深對順流和逆流兩種流動方式換熱器換熱能力差別的認(rèn)識；5.熟悉流體流速、流量、壓力、溫度等參數(shù)的測量技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理本次實(shí)驗(yàn)所用到的均是間壁式換熱器，熱量通過固體壁面由熱流體傳遞給冷流體。實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示。熱水加熱采用電加熱方式，冷-熱流體的進(jìn)出口溫度采用巡檢儀，采用溫控儀控制和保護(hù)加熱溫度。圖1換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺原理圖1.冷水泵；2.冷水箱；3.冷水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4.冷水順逆流換向閥門組；5.列管式換熱器；6.電加熱水箱；7.熱水浮子流量計(jì)；8.回水箱；9.熱水泵；10.板式換熱器；11.套管式換熱器；12.玻璃熱管換熱器通過測量冷熱流體的流量，進(jìn)出口溫度，可以由式(1)~(3)計(jì)算換熱器的換熱量，由式(5)計(jì)算換熱器的溫差，因此可以計(jì)算出換熱器的傳熱系數(shù)(6)。換熱器的傳熱系數(shù)綜合反映了傳熱過程的難易程度，表示單位傳熱溫差傳熱面積下傳熱過程所傳遞的熱量。熱流體放熱量：(1)冷流體吸熱量：(2)平均換熱量：(3)熱平衡誤差：(4)對數(shù)平均溫差：(5)傳熱系數(shù)：(6)式中：，——熱、冷流體的放、吸熱量，W；，——熱、冷流體的定壓比熱，J/Kg·℃；，——熱，冷流體的質(zhì)量流量熱，Kg/s；——熱流體的進(jìn)出口溫度，℃；——冷流體的進(jìn)出口溫度，℃；和分別代表和兩者中大者和小者，如順流時，；F——換熱器的換熱面積，m2。注：熱、冷流體的質(zhì)量流量m1，m2是根據(jù)修正后的流量計(jì)體積流量讀數(shù)V1，V2再換算成的質(zhì)量流量值。三、實(shí)驗(yàn)裝置換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)臺參數(shù)：1．換熱器換熱面積F：（1）套管式換熱器0.45m2（2）板式換熱器0.11m2（3）列管式換熱器1.05m2（4）玻璃熱管換熱器0.028m22．電加熱器總功率：4.8KW3．冷、熱水泵：允許工作溫度：≤80℃額定流量：3m3/h揚(yáng)程：12m電機(jī)電壓：220V電機(jī)功率：120W4．轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號：LZB-15流量：40-400升/小時允許溫度范圍：0-80℃。圖2換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺1.熱水流量調(diào)節(jié)閥；2.熱水套管、列管、板式換熱器調(diào)節(jié)閥門組；3.熱水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4.熱水出口壓力計(jì)；5.熱水進(jìn)口壓力表；6.電壓表；7.巡檢儀；8.A相電流表；9.B相電流表；10.水泵及加熱開關(guān)組；11.C相電流表；12.冷水進(jìn)口壓力表；13.冷水出口壓力計(jì)；14.冷水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；15.冷水套管、列管、板式換熱器調(diào)節(jié)閥門組；16.冷水流量調(diào)節(jié)閥；17.熱管冷水閥門；18.逆順流轉(zhuǎn)換閥門組；19.溫度控制儀表四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1．實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備（1）熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及使用儀表的工作原理和性能；（2）打開所要實(shí)驗(yàn)的換熱器閥門，關(guān)閉其它閥門；（3）按順流（或逆流）方式調(diào)整冷水換向閥門的開或關(guān)；（4）向冷-熱水箱充水，禁止水泵無水運(yùn)行。2．實(shí)驗(yàn)操作（1）接通電源；啟動熱水泵（為了提高熱水溫升速度，可先不啟動冷水泵），并盡可能地調(diào)小熱水流量到合適的程度；（2）將加熱器開關(guān)分別打開（熱水泵開關(guān)與加熱開關(guān)已進(jìn)行連鎖，熱水泵啟動，加熱才能供電）；（3）啟動冷水泵，并調(diào)節(jié)好合適的流量；（4）用巡檢儀觀測溫度。待冷-熱流體的溫度基本穩(wěn)定后，既可測讀出相應(yīng)測溫點(diǎn)的溫度數(shù)值，同時測讀轉(zhuǎn)子流量計(jì)冷、熱流體的流量讀數(shù)；把這些測試結(jié)果記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中；如需要改變流動方向（順-逆流）的實(shí)驗(yàn)，或需要繪制換熱器傳熱性能曲線而要求改變工況[如改變冷水（熱水）流速（或流量）]進(jìn)行試驗(yàn)，或需要重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，都要重新安排實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法與上述實(shí)驗(yàn)基本相同，并記錄下這些實(shí)驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)；（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先關(guān)閉電加熱器開關(guān)，5分鐘后切斷全部電源。五、數(shù)據(jù)記錄及整理1．記錄和計(jì)算：實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺設(shè)備編號：室溫：℃表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表順逆流熱流體冷流體換熱器類型進(jìn)口溫度/℃出口溫度/℃流量計(jì)讀數(shù)V1/L/h進(jìn)口溫度/℃出口溫度/℃流量計(jì)讀數(shù)V2/L/h順流逆流2.以傳熱系數(shù)為縱坐標(biāo)，冷水（熱水）流速（或流量）為橫坐標(biāo)繪制傳熱性能曲線；六、注意事項(xiàng)1．熱流體在熱水箱中加熱溫度不得超過80℃；2.實(shí)驗(yàn)臺使用前應(yīng)加接地線，以保安全；3．水泵應(yīng)在一星