实验七 蒸汽-水总传热系数K的测定

实验七 蒸汽－水总传热系数K 的测定

一、实验目的

1、掌握传热系数K 的测定原理；

2、掌握传热系数K 的测定方法及数据处理。

二、实验原理

根据传热基本方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速度Q ，以及各有关的温度，即可算出K （W/(m 2·℃)）。

K=

m

t A Q

∆。 式中，A ——传热面积，m 2；

△t m ——冷、热流体的平均温差，℃； Q ——传热速率，W 。 Q=W 汽r 。 式中，W 汽——冷凝液流量，kg/s ；

r ——冷凝液潜热，J/kg 。

2

1

ln 1

221ln )2()1(t

T t

T t

t t T t T t T t T m t ---=-----=∆

A=πl d 外。

三、实验装置及流程

实验装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。这“三根管”与加热器、汽包、测温计等组成整个测试系统，见图7-1。

加热器3将水加热成为水蒸汽后，水蒸汽进入到汔包5中，阀11排除不凝气。水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热，用量筒和秒表记录冷凝量和时间。在套管中，水经过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。本试验使用蒸气—水套管测定K 值，观察收集汽—水套管数据。

设备结构尺寸如下：

（1）汽-水套管：d 外=16mm 的紫铜管； （2）管长l =0.6m 。

图7-1 实验装置流程示意图

⑴放水阀⑵电加热器⑶蒸汽发生器⑷加水阀⑸汽包⑹保温层⑺保温测试管⑻收集瓶

⑼放水阀⑽裸管测试管⑾放汽阀⑿套管换热器⒀截止阀⒁高位槽⒂溢流口

四、实验步骤及注意事项

1、熟悉设备流程，检查各阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水；

2、打开加热器进水阀，加水至液面计高度的2/3；

3、将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220V，待有蒸气后，再将调压器电压调低（160V-180V）；

4、打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，一般5～10L/h；

5、待传热过程达稳定后，分别测量单位时间的冷凝液量、汽温和水温；

6、分别记录下表1＃、2＃、3＃、4#、5#对应的温度为套管换热器进水温度t1、套管内壁温T w、套管外壁温度t w、出水温度t2、套管换热器收集瓶冷凝水温度T以及上表5汽包温度、上表6釜温；

7、实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。

(三)注意事项

1、实验中注意观察锅炉或加热器水位，使液面不低于其1/2高度；

2、注意系统不凝气及冷凝水的排放情况；

3、加热器水位靠冷凝回水维持，应保证冷凝回水畅通。

五、数据记录表

2

六、数据处理表

七、思考题

1、在测定传热系数K时，按现实验流程，用管内冷凝液测定传热速率与用管外冷却水测定传热速率哪种方法更准确？为什么？

2、测定蒸汽-水热交换总传热系数K的实验中①使用的是哪一种热交换器？②蒸汽与水在热交换器中的通道、流向如何？③你所测的传热管的壁温是接近蒸汽的温度还是水的温度，解释其原因。