總傳熱系數(shù)的測(cè)定附最全思考題

聊城大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱： 化工原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：總傳熱系數(shù)的測(cè)定姓名： 元險(xiǎn) 成績(jī)：學(xué)號(hào)： 1989 班級(jí)：實(shí)驗(yàn)日期：2011-9-18實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:測(cè)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。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:總傳熱系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?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(cè)定方法。.了解流體的流量和流向不同對(duì)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(shí)現(xiàn)的，即換熱器必須在單位時(shí)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(duì)這一指標(biāo)的實(shí)際測(cè)定，可對(duì)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(cè)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=kSAtm (1)通過換熱器所傳遞的熱量可由熱量恒算式計(jì)算，即Q=W"h(T1—T2)=W，H(t2-11)+Q損 (2)若實(shí)驗(yàn)設(shè)備保溫良好，Q損可忽略不計(jì)，所以Q=WhCph(T1-T2)=W￡c(t2-t1) (3)式中，Q為單位時(shí)間的傳熱量，W；K為總傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；Atm為傳熱對(duì)數(shù)平均溫度差，℃;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?℃)；T1,T2為熱流體的進(jìn)出口溫度，℃；t1,12為冷流體的進(jìn)出口溫度，℃。 'Atm為換熱器兩端溫度差的對(duì)數(shù)平均值，即人 At-AtAt=-——1 /、m At (4)In—2At1、At,八，一……，At+At,- _一一當(dāng)總?2時(shí)，可以用算術(shù)平均溫度差(221)代替對(duì)數(shù)平均溫度差。由上式所計(jì)算出口1的傳熱系數(shù)K為測(cè)量值K測(cè)。傳熱系數(shù)的計(jì)算值K;可用下式進(jìn)行計(jì)算：K= 1- 計(jì)-1+—+Zg+R (5)aa.九s式中，氣為換熱器管外側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；a,為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；3為管壁厚度，m；九一一管壁的導(dǎo)熱系數(shù):W/(m2?℃)；RS為污垢熱阻，m2,℃/Wo當(dāng)管壁和垢層的熱阻可以忽略不計(jì)時(shí)，上式可簡(jiǎn)化成：K1aa計(jì)1+1a+a (6)aa. ° 1三、實(shí)驗(yàn)裝置及流程.實(shí)驗(yàn)流程本實(shí)驗(yàn)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(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(cè)量溫度。實(shí)驗(yàn)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(cè)得兩流體逆流或并流流動(dòng)時(shí)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(zhǎng)度l=1.075m；(2)測(cè)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(jì)：LZB—15轉(zhuǎn)子流量計(jì)，范圍：0?160L/h；LZB—25轉(zhuǎn)子流量計(jì)，范圍：0?400L/h?？倐鳠嵯禂?shù)測(cè)定冥球置流程圖7-溫度顯示儀總傳熱系數(shù)測(cè)定冥球置流程圖7-溫度顯示儀S,轉(zhuǎn)子流量計(jì)供熱水罐10.管道泵11.排氣閥L調(diào)節(jié)閥2,轉(zhuǎn)子落量計(jì)3.鋸電阻4.換回閥S.套管換熱籬6.儀表箱總傳熱系數(shù)測(cè)定裝置仿真界面四、實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(cè)取6個(gè)數(shù)據(jù)。注意，每次流量改變后，須有一定的穩(wěn)定時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)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。鑿漆.把才汾量「丈望L/L.熱水溫度七澤才需逢計(jì)讀匏1A玲5后.后5進(jìn)口出匚1進(jìn)口出口j36033.Z31目1UU2LL3 ￡5」23B.B3B.&12020.5 27.24D.437TL4DZ0.3 Z71*4D37.1L6020.L 色3并施西至算L/L.熱水溫度E*丁端是計(jì)聲犯二L進(jìn)口出口進(jìn)口出口j3604口33Ba]L2Q21-12B.22L門1L4U20.6E73，口.3郎L60Z0.LZB.3*儂就步水流叵期｝-占5?5tz-tirc)1淀g、?。篢3-TZ02)12.ZTTTTBE-OS22.1S96.T即qIA9.4S39162.0L69D3EHZE2916.67T23SB33E-056.723.S5S32,E2ia2.213.39K23460,85233B93539E-05G.623.T1104102714.34比6二67Y4i444444E-0E6.223.21150.5742.D[4.的0GQ3S31.35A序號(hào)冷水謊道卻才△tm0)二L匚Vjij^i|L2Ll1-1：：1百?二品：7172CC)3.333333E-0EB.824.8口46.44LT14.50=632.0Lfl9D3E-<i23236.0523BB33S9E-05B.423.31039.223￡L5.193OT3391.2J134.444444E-QE二.22：.2 llZC.rT^ 2315.0T71O213594.574.列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出典型數(shù)據(jù)的計(jì)算過程，分析和討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。解：

(1)逆流T1=38.8℃,T2=366ati=20.5℃,t2=27.2(1)逆流T1=38.8℃,T2=366ati=20.5℃,t2=27.2℃△片中2=38.8℃-27.2℃=11.6℃，At 11.6—1= =0.720Y2，AtAt 16.1 m逆2△t2=T2-t1=36.6℃-20.5r=16.1℃W61=13.85℃并流T1=40.3℃,T2=386ati=21.4℃,t2=28.2℃△t1=T1-t1=40.3℃-21.4℃=18.9℃,4t2=T2-t2=38.6℃-28.2℃=10.4℃%=189=1.82Y2，AtAt 10.4 m并18.9+10.4=14.65℃22)逆=27.2℃，熱負(fù)荷水qm2=120L/h=119.76kg/h，cp2=4.183X103J/(kg?℃)，t1逆=20.5℃，t2t1并=21.4℃，t2并=28.2℃ P 逆Q逆=qm2cp2(t2逆-q逆)=119.76/3600X4.183X103X(27.2-20.5)=932.335WQ并=qm2cp2(t2并工并)=119.76/3600X4.183X103X(28.2-21.4)=946.250W(3)A=2.016903X10-2m2。羊—―逆—AAtm逆932.3352.016903x10-2X13.85=3337.6W/(m2℃)。并AAtm并946.2502.016903x10-2x14.65=3202.4W/(m2℃)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(jì)算值K計(jì)可用下式進(jìn)行計(jì)算:/5)1/5)—+1+SJ+Raa's0i式中，氣為換熱器管外側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；ai為換熱器管內(nèi)側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；3為管壁厚度，m；九一一管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2?℃)；R,為污垢熱S阻，m2?℃/W。.在實(shí)驗(yàn)中哪些因素影響實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性？答：換