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換熱器綜合實驗臺使用說明書
發(fā)布者：信息資訊 發(fā)表時間:2020-03-16
一、實驗目的
    通過實驗，進一步了解換熱器的工作原理，實測出流體的流量、溫度等有關數據，計算出熱交換器的換熱量及對數平均溫差，分析換熱器的傳熱狀況，并比較順流和逆流的差別。
二、實驗原理
    在換熱器中需要交換熱量的冷熱流體通常分別在固體壁面的兩側流動。熱量從壁面一側的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋鹊牧黧w的過程稱為傳熱過程。傳熱過程中傳遞的熱量正比于冷、熱流體間的溫差及傳熱面積，即

式中：F — 傳熱面積 [㎡]
（1）列管換熱器         0.36m2
（2）板式換熱器         0.56m2
（3）套管換熱器         0.12m2
電加熱器           6.0kw
△T — 冷熱流體間的平均溫差         [℃]
K — 換熱器的傳熱系數               [W/m·℃]
Q — 冷熱流體間單位時間交換的熱量   [W]
冷熱流體間的平均溫差△T常采用對數平均溫差。對于工業(yè)上常用的順流和逆流換熱器，對數平均溫差由下式計算

式中：△Tmax — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較大者
      △Tmin — 換熱器兩端冷、熱流體間的溫差的較小者
換熱器兩端冷、熱流體間的溫差及每一種流體中的溫度分布如圖a、圖b所示。

    當比值△Tmax/△Tmin小于或等于1.7時，對數平均溫差可簡單的用算術平均溫差來代替，即
除了順流和逆流按公式（2）計算平均溫差以外，其他流動形式的對數平均溫差，都可以由假想的逆流工況對數平均溫差乘上一個修正系數得到。修正系數的值可以由各種傳熱學書上或換熱器手冊上查得。
    換熱器實驗的主要任務是測定傳熱系數K。實驗時，由恒溫熱水箱中出來的熱水經水泵和轉子流量計后進入實驗換熱器內管。在熱水進出換熱器處分別用熱電阻測量水溫。從換熱器內管出來的以被冷卻的熱水仍然回到熱水箱中，經再加熱供循環(huán)使用。冷卻水由自來水經轉子流量計后進入換熱器套管，在套管中被加熱后的冷卻水排向外界，一般不再循環(huán)使用。套管外包有保溫層，以盡量減少向外界的散熱損失。冷卻水進出口溫度用熱電阻測量。通常希望冷熱側熱平衡誤差小于3%。
    實驗中待各項溫度達到穩(wěn)定工況時，測出冷、熱流體進出口的溫度和冷、熱流體的流量，就可以由下式計算通過換熱面的總傳熱量，

式中：M1、M2 — 冷、熱流體的質量流量 [kg/s]
Cp1、Cp2 — 冷、熱流體的比熱   [kJ/kg·℃]
T1′、T1″ — 熱流體的進出口溫度
T2′、T2″ — 冷流體的進出口溫度
由算得的傳熱量和對數平均溫差及已知的換熱面積，便可由公式（1）計算出傳熱系數K。
三、實驗裝置
    實驗臺由控制面板、順、逆流換向閥、熱水箱、熱水泵、冷水熱水流量計及控溫測溫電路、套管換熱器、列管換熱器、板式換熱器等組成。（如下圖所示）

1.冷水泵 2冷水箱 3.冷水流量計 4.冷水順逆流閥門組 5.列管式換熱器 6.套管式換熱器 7.板式換熱器 8.熱水流量計 9.熱水箱 10. 熱水泵 11 電加熱器巡檢儀溫度顯示：（1-熱水進口溫度；2-熱水出口溫度；3-冷水進口溫度；4-冷水出口溫度；5-熱水流量；6冷水流量）
四、實驗步驟
1、先將熱水箱加滿水，再在冷水入口接通自來水，冷水出口連通下水道，并調整好冷水流量，按順流方式扳動順逆流閥門手柄。
2、打開電源開關與手動加熱開關，調整溫度控制儀器使熱水箱加熱溫度控制在50-60℃左右，打開水泵開關，并調整熱水流量。整個加熱系統(tǒng)全部靠自動控溫。待冷熱流體進出口溫度穩(wěn)定后，即可讀取溫度與流量數值，并做好記錄。
3、切換成逆流流動方式，等顯示溫度穩(wěn)定后，讀取溫度與流量數值，并做好記錄。
4、對于板式散熱器由于其流動狀況近于叉流狀況，建議只作順流的一種實驗就可以了。
5、實驗結束后，切斷全部電源，放掉積水。
五、實驗要求
1、按實驗報告中的要求，進行計算，并整理好實驗報告。
2、根據實驗結果，分析兩種流動方式的傳熱情況，就對數平均溫差、傳熱系數、熱效率進行對比，最后對本次實驗結果予以分析。
六、實驗數據
實驗數據記錄表
換熱器名稱                          環(huán)境溫度         ℃

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