換熱器綜合試驗(yàn)試驗(yàn)六

1、動(dòng)力工程學(xué)院研究生實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：換熱器綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)號(hào)：20121002012姓名：毛娜教師：王宏動(dòng)力工程學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室2013年7月報(bào)告內(nèi)容一實(shí)驗(yàn)背景換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中是經(jīng)常使用的設(shè)備。熱流體借助于傳熱壁面，將熱量傳遞給冷流體，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。本實(shí)驗(yàn)主要對(duì)應(yīng)用較廣的間壁式換熱器中的三種換熱：套管式換熱器螺旋板式換熱器和列管式換熱器進(jìn)行其性能的測(cè)試。其中，對(duì)套管式換熱器和螺旋板式換熱器可以進(jìn)行順流和逆流兩種流動(dòng)方式的性能測(cè)試，而列管式換熱器只能作一種流動(dòng)方式的性能測(cè)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，主要達(dá)到以下目的：1、熟悉換熱器性能的測(cè)試方法；2、了解套管式換熱器，螺旋板式換熱器和列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性

2、能的差別；3、加深對(duì)順流和逆流兩種流動(dòng)方式換熱器換熱能力差別的認(rèn)識(shí)。二實(shí)驗(yàn)方案（一）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖1所示:圖1實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖1.熱水流量調(diào)節(jié)閥2.熱水螺旋板、套管、列管啟閉閥門(mén)組3.冷水流量計(jì)4.換熱器進(jìn)口壓力表5.數(shù)顯溫度計(jì)6.琴鍵轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)7.電壓表8.電流表9.開(kāi)關(guān)組10.冷水出口壓力計(jì)11.冷水螺旋板、套管、列管啟閉閥門(mén)組12.逆順流轉(zhuǎn)換閥門(mén)組13.冷水流量調(diào)節(jié)閥換熱器性能試驗(yàn)的內(nèi)容主要為測(cè)定換熱器的總傳熱系數(shù)，對(duì)數(shù)傳熱溫差和熱平衡誤差等，并就不同換熱器，不同兩種流動(dòng)方式，不同工況的傳熱情況和性能進(jìn)行比較和分析。本實(shí)驗(yàn)裝置采用冷水可用閥門(mén)換向進(jìn)行順逆流實(shí)驗(yàn)；如工作原理圖2所示換熱

3、形式為熱水一冷水換熱式。熱水加熱采用電加熱方式，冷一熱流體的進(jìn)出口溫度采用數(shù)顯溫度計(jì)，可以通過(guò)琴鍵開(kāi)關(guān)來(lái)切換測(cè)點(diǎn)。注意事項(xiàng)：熱流體在熱水箱中加熱溫度不得超過(guò)80C;實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用前應(yīng)加接地線(xiàn)，以保安全。圖2換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖1.冷水泵2.冷水箱3.冷水浮子流量計(jì)4.冷水順逆流換向閥門(mén)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.螺旋板式換熱器11.套管式換熱器(二)實(shí)驗(yàn)臺(tái)參數(shù)1、換熱器換熱面積F:(1)套管式換熱器：0.45m2(2)螺旋板式換熱器：0.65m2(3)列管式換熱器：1.05m22、電加熱器總功率：9.0KW3、冷、熱水泵：允許工作溫度：80C；額定

4、流量：3m3/h;揚(yáng)程：12m；電機(jī)電壓：220V;電機(jī)功率：370W。4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)型號(hào)：型號(hào)：LZB-15;流量：40400升/小時(shí)；允許溫度范圍：0-120C。(三)實(shí)驗(yàn)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(kāi)所要實(shí)驗(yàn)的換熱器閥門(mén)，關(guān)閉其它閥門(mén)；(3)按順流(或逆流)方式調(diào)整冷水換向閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)；(4)向冷-熱水箱充水，禁止水泵無(wú)水運(yùn)行(熱水泵啟動(dòng)，加熱才能供電)。2、實(shí)驗(yàn)操作：(1)接通電源；啟動(dòng)熱水泵(為了提高熱水溫升速度，可先不啟動(dòng)冷水泵)并調(diào)整好合適的流量；(2)調(diào)整溫控儀，使其能使加熱水溫控制在80C以下的某一指定溫度；(3)將加熱器開(kāi)關(guān)分別

5、打開(kāi)(熱水泵開(kāi)關(guān)與加熱開(kāi)關(guān)已進(jìn)行連鎖，熱水泵啟動(dòng)，加熱才能供電)；(4)利用數(shù)顯溫度計(jì)和溫度測(cè)點(diǎn)選擇琴鍵開(kāi)關(guān)按鈕，觀測(cè)和檢查換熱器冷熱流體的進(jìn)出口溫度。待冷-熱流體的溫度基本穩(wěn)定后，既可測(cè)讀出相應(yīng)測(cè)溫點(diǎn)的溫度數(shù)值，同時(shí)測(cè)讀轉(zhuǎn)子流量計(jì)冷-熱流體的流量讀數(shù)；把這些測(cè)試結(jié)果記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中；(5)如需要改變流動(dòng)方向(順-逆流)的實(shí)驗(yàn)，或需要繪制換熱器傳熱性能曲線(xiàn)而要求改變工況如改變冷水(熱水)流速(或流量)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或需要重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(cè)試數(shù)據(jù)；(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先關(guān)閉電加熱器開(kāi)關(guān)，5分鐘后切斷全部電源。三數(shù)據(jù)分析1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

6、記錄表環(huán)境溫度t0=35C表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表套管式換熱器熱流體冷流體進(jìn)口溫度Ti(C)出口溫度T2()流量計(jì)讀數(shù)Vi(l/h)進(jìn)口溫度ti(C)出口溫度t2(C)流量計(jì)讀數(shù)V2(l/h)順流54.552.52004447.55556.852.8i9440.643.58057.353.3i944i43.398逆流70.546.5i7045657i7i.553i705i.267.2i0473.550.5i704869.390列管式換執(zhí)八、器熱流體冷流體進(jìn)口溫度Ti(C)出口溫度T2(C)流量計(jì)讀數(shù)Vi(l/h)進(jìn)口溫度ti(C)出口溫度t2(C)流量計(jì)讀數(shù)V2(l/h)順流63.i60i84495

7、0.27565.263.324349.750.58568.863.5i804749.865逆流6i.642.8i9540.952.3706i.342.92504i.253.86760.943.2i8540.756.680螺旋板式換執(zhí)八、器熱流體冷流體進(jìn)口溫度Ti(C)出口溫度T2(C)流量計(jì)讀數(shù)Vi(l/h)進(jìn)口溫度ti(C)出口溫度t2(C)流量計(jì)讀數(shù)V2(l/h)順流8i.i7i.8i4645.446.7i3576.570.4i4545.346.3i5077.37ii4045.547.680逆流78.747.5i4046.369.88078.347i2046.867.29080.947.3

8、ii846.668.6i202、數(shù)據(jù)計(jì)算(1)計(jì)算公式熱流體換熱量：Qi=mCpi(Ti-丁2)W冷流體吸熱量：Q2=m2Cp2(ti-t2)W平均換熱量：QuQi2Q2W熱平衡誤差：:I。Q對(duì)數(shù)傳熱溫差：&=&丁2-5=N-,工Cln(.T2/Ti)ln(.I/.I)傳熱系數(shù)：K=-Q-W/(m2-C)F.mCpi,Cp2熱、冷流體的定壓比熱J/kgCmi,m2熱、冷流體的質(zhì)量流量kg/sTi,T2熱流體的進(jìn)出口溫度Cti,t2冷流體的進(jìn)出口溫度Cb1=Ti-t2；AT2=T2-tiCF換熱器的換熱面積m2注意，熱、冷流體的質(zhì)量流量mi、m2是根據(jù)修正后的流量計(jì)體積流量讀數(shù)M

9、、V2再換算成的質(zhì)量流量值。(2)將實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)代入上述計(jì)算式中進(jìn)行計(jì)算，可分別得到三種換熱器在順流和逆流情況下的換熱量、熱平衡誤差、對(duì)數(shù)傳熱溫差及相應(yīng)的傳熱系數(shù)，具體計(jì)算結(jié)果如下表所示。環(huán)境溫度to=35C表2計(jì)算結(jié)果類(lèi)型順逆流熱流體換熱量Qi(W)冷流體吸熱量Q2(W)平均換熱量Q(W)熱平衡誤差&對(duì)數(shù)傳熱4(C)傳熱系數(shù)K(W/m2C)套管式順流465.56224.05344.800.707.4ii03.36903.i8270.02586.60i.08i2.43i04.85903.i8262.34582.76i.i0i2.89i00.43逆流4748.67i652.723200.

10、690.973.0823i0.343660.43i936.7i2798.570.622.872i66.294550.8i223i.i83390.990.683.282299.64列管式順流663.88i04.75384.32i.45ii.8230.97537.3779.i4308.26i.49i4.ii20.8iiii0.352ii.8366i.09i.36i7.4436.ii逆流4266.82928.782597.80i.284.66530.985353.89982.563i68.22i.383.9i772.i738ii.i5i480.472645.8i0.883.32759.20螺旋板式順

11、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、繪制傳性能曲線(xiàn)，并作比較以傳熱系數(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(xiàn)如圖3和圖4所示。20100406080100120140160冷水流量（I.h）

12、圖3順流時(shí)三種換熱器性能曲線(xiàn)圖4逆流時(shí)三種換熱器性能曲線(xiàn)4、誤差分析對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，引起誤差的原因歸納如下：(1)實(shí)驗(yàn)裝置本身引起的系統(tǒng)誤差；(2)測(cè)量誤差：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)冷出口溫度一直沒(méi)有辦法維持在一個(gè)值上，可能是測(cè)溫器出現(xiàn)了問(wèn)題，導(dǎo)致各組數(shù)據(jù)差距較大，得到的數(shù)據(jù)也有一定的問(wèn)題，從而使得最后的K值偏?。涣髁坑?jì)的讀數(shù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一直不穩(wěn)定，可能引起測(cè)量的流量不準(zhǔn)確；(3)計(jì)算誤差：計(jì)算過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)處理采用的方法也會(huì)造成一定的誤差，如實(shí)驗(yàn)中未引入傳熱平均溫差修正系數(shù)，可能導(dǎo)致最后求得的K值與實(shí)際值不符。四實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們計(jì)算得出了相應(yīng)的傳熱系數(shù)，并繪制出三種換熱器在兩種不同流動(dòng)方式下的傳

13、熱性能曲線(xiàn)。但根據(jù)傳熱學(xué)知識(shí)分析，本實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果存在較大的誤差，三種不同的換熱器的換熱性能普遍較低。2.、對(duì)比兩種流動(dòng)方式下的傳熱性能，可以發(fā)現(xiàn)三種換熱器逆流時(shí)換熱效果都比順流時(shí)的換熱效果要好，如套管式換熱器，在順流時(shí)傳熱系數(shù)在100200之間,而逆流時(shí)，其傳熱系數(shù)在20003000之間。3、比較三種換熱器，套管式換熱器的傳熱系數(shù)最高，其次是螺旋板式換熱器，而列管式換熱器最低。五改進(jìn)方案及建議1、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)：(1)溫度測(cè)量方面：在測(cè)量冷熱水進(jìn)出口溫度時(shí)，溫度讀數(shù)一直不停的改變，對(duì)計(jì)算結(jié)果造成誤差；(2)流量測(cè)量方面：實(shí)驗(yàn)的不同工況就是通過(guò)改變流量實(shí)現(xiàn)，但是在某一工況進(jìn)行中，流量計(jì)讀數(shù)不能穩(wěn)定，一直在降低，這給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成了很大的誤差；(3)閥門(mén)方面：實(shí)驗(yàn)裝置的閥門(mén)過(guò)于陳舊，易誤操作，從而引起實(shí)驗(yàn)的不準(zhǔn)確，可以改進(jìn)下實(shí)驗(yàn)裝置閥門(mén)，如切換流體流動(dòng)方向可考慮用電磁閥等更方便操作的配件。這樣能保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加順利地進(jìn)行，以達(dá)到減小實(shí)驗(yàn)誤差的目的。2、對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境加