实验三 传热实验

实验三传热实验
实验三传热实验
实验三传热实验
一、实验目的
1.了解换热器的结构和应用。

2.学习换热器的操作方法。

3.了解传热系数的测量方法。

4.测量给定热交换器的传热系数K。

5.学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。

二、实验原理
根据传热方程q=kaδtm，只要测得传热速率q、有关各温度和传热面积，即可算出传
热系数k。

在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定k，只要测出空
气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流量即可。

在工作过程中，如果不考虑热损失，加热空气释放的热量Q1和自来水获得的热量Q2
应该相等，但实际上，由于热损失的存在，这两种热量是不同的，实验中应以Q2为准。

三、实验流程及设备本实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流
量计、温度计等组成。

空气走管程，水走壳程。

列管式换热器的传热面积由管径、管数和
管长进行计算。

四、实验步骤及操作要点
1.熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。

2.在实验开始时，先打开水回路，然后打开气回路，最后打开加热器。

3.控制所需的气体和水的流量。

4.待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录
空气的流量和进出口温度，记录设备的．．．．．．有关参数。

重复1次。

5.保持空气流量不变，改变自来水流量，重复步骤4。

6.在步骤4中保持水流，改变
气流，然后重复步骤4。

7.实验结束后，关闭加热器、风扇和自来水阀。

五、实验数据记录和整理
1.设备参数及相关常数
列管换热器的管数n根；管长lm；管径dm；空气温度21.2
o
c；大气压0.1013mpa；转子材料；
2热交换流横流；换热面积0.4m
2.实验数据记录表风机出口压强空气流量读数空气进口温度oc空气出口温度o序号mh2o1.61.61.61.61.61.61.61.61.61.6m3/h161616161616111166c水流量l/h水进口温度o水出口温度occ1212121212
11011011011011011011011011011029.729.731.431.333.733.831.631.529.429.312022080 8040404040404018.718.718.718.718.818.818.818.818.818.820.620.721.621.624.424.5 22.922.921.321.23. 数据处理表
空气流量?103序号水流量?102水的算术平均温度oc水的比热
m/s3kg/sj/?kg?k?4183418341834183418341834183418341834183k的平均值1212121212续表传热速率j/s4.444.444.444.444.444.443.063.061.671.67对数平均温差
3.333.332.222.221.111.111.111.111.111.11换热面积
19.6519.7020.1520.1521.6021.6520.8520.8520.0520.00传热系数
k?tm?c?om20.40.40.40.40.40.40.40.40.40.4w/m2?k??w/m2?k18.1418.1417.2617.2616.1 916.1912.2912.297.747.74??264.38278.29269.02269.02259.74264.38190.17190.17115. 96111.3237.4237.3939.0238.9140.4440.5138.7538.6436.7636.6717.6618.6117.2417.29 16.0616.3212.2712.307.897.59
计算过程（以第一组序号1为例）
vs?空气??163600120we?水???997.948?3.33?10-2kg/s
1000? 3600? 4.44? 10-3m3/s
t?均??18.7?20.6?19.65oc
Qwecp？t2？t1？？3.33? 10? 2.4187?? 20.6? 18.7?? 264.38j/s
?t1?t2?t1?29.7?18.7?10oc?t2?t1?t2?110?20.6?89.4oc?tm??t2??t189.4?10
?? 37.42摄氏度？t89。

4ln2ln？t110q？KA.商标
k?
问题264。

38?? 17.66w/m2？K
a??tm0.4?37.42??
六、实验结果与讨论
1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数。

2.比较不同工况下的传热系数，并对数值进行分析。

你能得出什么结论？答：在热阻
较大的一侧（空气侧），传热系数K更接近对流传热系数。

3.使用转子流量计时应注意哪
些问题？如何纠正读数？
答：注意事项：应在无振动的管道上使用，使用过程中应竖直，不能有明显倾斜。

修正读数：让稳定的流体通过待标定流量计，使转子悬浮在一定高度，然后将流体传
递到另一个标准转子流量计，以获得读数，从而确定待标定流量计转子在已知高度的读数。

通过使用不同流速的流体进行精确校准。

4.针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？
答：在换热器中增加隔板，提高湍流程度；增加换热面积；增加空气流量或减少水流量。

5.逆流换热和顺流换热的区别是什么？你能用这个实验装置来验证吗？
答：逆流换热传热推动力（温差）较大，换热效率较高。

验证：水流量相同的情况下，得到相同传热速率较快的一组为逆流换热。

6.传热过程中，哪些工程因素可以调动？
答：管道入口处热流体的温度、换热面积和流体流动方向。

7.哪些因素影响实验的稳
定性？
答：影响因素:空气和水的流速的稳定性，空气和水的流型和流向。

8.您能否改进实验装置，以便用于测量空气侧的对流换热系数？
答：令热空气走壳程，水走管程，根据流体在管外的强制对流公式，计算空气一侧的
对流传热系数。