液-液板式换热实验指导书

液－液板式换热实验实验指导书

液－液板式换热实验

一、实验目的

1．掌握冷热流体通过间壁换热时的基本规律；

2．测定板式换热器的总传热系数；

3．考察流体流速对总传热系数的影响；

4．了解板式换热器的特点，了解其使用范围。

二、基本原理

在工业生产过程中，大量情况下，采用间壁式换热方式进行换热。所谓间壁式换热，就是冷、热两种流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面（传热元件）进行热量交换。

本装置主要研究板式换热。板式换热器是一种传热效果好，结构紧凑的重要化工换热设备。在温度不太高和压力不太大的情况下，应用板式换热器比较有利。板式换热器主要由一组长方形的金属传热板片构成，和板框压滤机结构相似，用框架将板片夹紧组装于支架上。两相邻板片的边缘衬以垫片压紧。板片四角有圆孔，形成流体的通道。冷热流体相间地在板片两侧流过，通过板片进行换热。板片厚度为0.5-3mm，由于板片相当薄，所以传热很好，但刚度不够。通常都将板片压制成各种槽形或波形的表面，既增加了刚度，不至受压变形；同时也增加了湍流程度与传热面积，且使流体流过时分布均匀。两块板之间的距离通常为4-6mm左右。

如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。

T

t

图4－1间壁式传热过程示意图

达到传热稳定时，有

()()m

p p t KA t t c m T T c m Q ∆=-=-=12222111 （4－1）

式中：Q － 传热量，J / s ；

m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃； A －传热面积，m 2；

K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；

热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—2）计算：

()()1

2211221ln t T t T t T t T t m -----=

∆ （4－2）

其中，板式换热的换热面积为定值=0.5㎡ 由此可计算换热器的总给热系数：

m

t A Q K ∆=

（4－4）

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本实验装置中，热流体流量温度不在常温范围内时，读取流量时要对流量进行密度的校正，

S

N f N S f N

S Q Q ρρρρρρ)()(--=

Q S -- 实际的流量值，Q N -- 仪表的读数示值，ρf -- 浮子密度，ρN -- 20℃时水的密度（标准状态）， ρS -- 被测介质的密度，

水的密度：998.2kg/m 3

(20℃），983.2kg/m 3

(60℃），977.8kg/m 3

(70℃）； 水的比热：4.183kJ/kg.K （20℃)，4.178kJ/kg.K （60℃),4.187J/kg.K （70℃),

三、 实验装置与流程

液液板式换热实验流程图

名称

符号 单位 备注 板式冷流体进口温度

t 1

℃

板式换热的换热面

四、操作步骤

1.打开总电源开关、仪表开关，待各仪表温度自检显示正常后进行下步操作。

2.开启热液泵，流量300L/h左右，打入预热器通过板式换热器热流体流回到热液池，此

时开启预热器加热，控制加热温度在60度左右，观察热流体进出口温度，当热流体进

出口温度稳定以后，说明系统已经稳定好了，开始通入冷流体。

3.实验进行中可取4-5组数据，热流体流量保持在300L/h，冷流体流量从400L/h开始调

节，依次记录冷流体400L/h，300L/h，200L/h，100L/h四个测量点冷热流体进出口的

温度及流量。在流量调解过程中一定要冷热流体进出口温度稳定后记录实验数据。

4.实验结束，应先关闭加热器，关闭热液泵，冷流体继续通入，待各温度显示至室温左

右，再关闭电源。

五、实验报告

1.板式换热器换热流程下，求取总换热系数K。