空气加热性能测定实验

空气加热器性能测定实验台使用说明书

一、 概述：

空气加热器是暖通空调系统中常用的换热设备。它的类型很多，按其肋片加工方法不同，可分为：串片式、绕片式、轧片式等。按其热媒的种类不同，可分为蒸汽加热器或热水加热器。

本实验的目的是，测定空气加热器的传热系数和空气阻力，以鉴定其热工性能的优劣。

本实验以蒸气加热器传热为具体对象。 其蒸汽加热器为铜管串铝片。其参数为：

换热面积： F = 2.93m 2; 流通截面积：f = 0.08875m 2。

二、 实验原理：

空气加热器的传热系数由下式确定：

p

t F Q k ∆⨯=

w/(m 2

℃) (1)

式中：F ——传热面积，m 2。。

Q ——蒸汽与空气通过间壁交换的热量（W ）。必须注意，蒸汽加热器蒸汽的放热量Q 1等于空气通过蒸汽加热器所得到的热量Q 2。

p t ∆—空气与蒸汽间算术平均温差，℃。

p t ∆= 2

2

1t t t q +-

℃ (2) 其中:t q —蒸汽的温度, (℃),取决于蒸汽的压力。

21,t t

— 加热前、后空气温度，℃。

蒸汽加热器内蒸汽的放热量Q 1按下式计算：

Q 1=G E (i ″－ i ′)kw (3)

其中：G Z 蒸汽量，kg/s ;

i ″— 入口蒸汽比焓，kJ/kg ;

i ′— 出口凝结水比焓，kJ/kg ;

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空气通过蒸汽加热器所得到的热量Q2，按下列计算。

Q 2 = G

k

C

p

(t

2

－t

1

), kw (4)

其中：G k—被加热的空气量，kg/s;

C

p

—空气定压比热，C p = 1.01 （kJ/kg℃）；

空气通过空气加热器的阻力H，可由测量空气加热器前后的静压差直接得出。

三、实验装置：

空气加热器实验装置如图1、图2所示。它由蒸汽置备输送系统、空气系

统和测试系统组成。

蒸汽由蒸汽发生器26产生，经阀门13，汽水分离器12，过热器11进入蒸汽加热器，一般情况下，暖通空调用低压饱和蒸汽。因此，实验中，蒸汽不带水时，可不用过热器11（即不通电）。蒸汽加热空气后，其凝结水经过冷却器22，使凝结水过冷，以防护产生二次汽。空气经调节阀门2，由风机1吸送，并通过风道送出，经整流孔板3，进入蒸汽加热器，经加热后由孔板25排出。

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图2 实验装置原理图

1.风机；2调节阀；3整流孔板；4、5.换热器前后测温点；6.静压测；7.风机测孔；

8、9、10测温点；11.过热器（一般不用）；12.汽水分离器； 13.阀门；14.安全阀；

15.温度计；16.压力表；17.电加热器；18.水位计；19.止回阀；20.给水泵；21.水

箱；22.冷却器；23.调节阀；24.排气装置；（凝结水位管）；25.孔板；26电锅炉；（蒸汽发生器）。

四、实验方法及数据整理:

实验步骤如下:

1.实验之前,先熟悉实验装置的流程、测试步骤，实验中所要调试的部件，并准备好测试仪表。

2、给电加热锅炉加水，使水位达到玻璃管水位计的上部。(注意：水位不得低于水位计管的1/3处，以免烧毁电加热管)。若水位不够，可给锅炉补水。步骤是：启动水泵电源开关，打开锅炉下部的进水球阀向其补水，水位达到接近水位管的上部时，关闭阀门，切断水泵电源。

3、将电加热锅炉上面的蒸汽出口阀关闭。接通电加热器总电源，依次合上锅炉电加热器的开关，并将可调加热器旋至200V左右的位置进行加

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热。观察锅炉上压力表和温度计的值，使其达到所要求的温度。注意：压力不得超过0.35MPa!否则，应立即关掉电源。

4、当温度达到所要求的值时，打开蒸汽出口阀门。同时打开冷却水阀门，并控制冷却水出口温度降至不烫手。打开冷凝水箱上部的流量调节阀，由于锅炉的蒸发量一定，所以调节阀不宜开启太大，流量（蒸发量）

<6kg/h.(0.0017kg/s)

5、排除换热器出口凝结水位管内的空气，调节其水位，使水位稳定，以保持换热器出口不出蒸汽，计维持过冷度。

6、调节蒸汽过热器的电压，使空气加热器入口处的蒸汽过热度为2℃，以防蒸汽带水（一般情况下可不用）。

7、待系统稳定后，实验测定方可进行，测量并记录所有实验参数，其结果列入表1直至这一工况结束。改变工况，并检查锅炉水位，进行下一工况。

8、所有实验工况测定结束后，关闭锅炉及过热器的加热开关。风机继续运行5分钟后关闭。最后关闭总电源。

五、思考问题：

1.对于热水加热器，如何设计实验系统及测量方案。

2.试述空气加热器的校核计算。

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表1 实验记录与数据整理表

注：① 进入空气加热器的蒸汽量即为凝结水量，凝结水量有重量法测得。

② 空气量由孔板25测得，即Gk=0.02ρ⋅∆p (kg/s),其中ρ为空气密度(kg/m 3)。p ∆：孔板前后压差（毫米水柱）。

③ 实验相对误差： %51001

2

1<⨯-Q Q Q 。

④ 实验稳定后，每次测试时间间隔为5分钟～10分钟。

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