总传热系数的测定实验报告

实验二：总传热系数的测定

一、实验目的

1、了解换热器的结构与用途;

2、学习换热器的操作方法；

3、掌握传热系数k计算方法；

4、测定所给换热器的逆流传热系数k。

二、实验原理

在工业生产过程中冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量传递，称为间壁式换热。间壁式换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三部分组成。本实验热流体采用饱和蒸汽走壳程，冷流体为空气走管程。

当传热达到稳定时，总传热速率与冷流体的传热速率相等时，

而即为，

综上可得，其中。

T --- 热流体;

t --- 冷流体;

V --- 冷流体进口处流量计读数;

---冷流体平均温度下的对应的定压比热容;

ρ --- 冷流体进出口平均温度下对应的密度.

三、实验设备及流程

1、实验设备

传热单元实验装置(换热器、风机、蒸汽发生器) ，整套实验装置的核心是一个套管式换热器，它的外管是一根不锈钢管，内管是一根紫铜管。根据紫铜管形状的不同，我们的实验装置配有两组换热器，一种是普通传热管换热器，另一种是强化传热管换热器，本实验以普通传热管换热器为例，介绍总传热系数的测定。

2、实验流程

来自蒸汽发生器的水蒸气从换热器的右侧进入换热器的不锈钢管。而来自风机的冷空气从换热器的左侧进入换热器的紫铜管，冷热流体通过紫铜管的壁面进行传热。冷空气温度升高而水蒸汽温度降低，不凝气体和冷凝水通过疏水阀排出系统，而冷空气通过风机的右侧排出装置。

四、实验步骤

需测量水蒸气进口温度，出口温度，冷空气进口温度，出口温度，冷空气的体积流量以及紫铜管的长度及管径。前四项通过仪表读数可获得，冷空气进口温度可以由另外一块仪表盘读数计算可获得。紫铜

管的长度及管径是已知的。

1、检查实验装置确保所有阀门都处于关闭状态。打开控制面板上的总电源开关；

2、向蒸汽发生器水箱中加水，打开蒸汽发生器的电源，水泵开始往蒸汽发生器中加水，当蒸汽发生器中的水位达到中上部后，水泵自动停止，此时蒸汽发生器处于加热状态到达符合条件的蒸汽压力后系统会自动停止加热并处于保温状态；

3、打开冷空气的进口伐和出口阀门，然后在控制面板上开启风机电源开关让风机工作使套管换热器充满一定量的空气，打开冷凝水的出口阀门，排出上次实验留下的气体，并保持一定开度；

5、在通水蒸气之前，将蒸汽发生器到实验装置之间管道的冷凝水排除，具体排除冷凝水的方法是关闭蒸汽进口阀门，打开排冷凝水阀门；

6、当里面蒸汽达到一定压力后，开始通入蒸汽先打开阀门，再通过减压阀调节换热器的蒸汽压力让蒸汽慢慢进入换热中，使蒸汽逐渐充满系统，使系统由冷态转变为热态。同时打开放气阀，将设备内的不凝气体排出，直到排泄管理有蒸汽放出。关闭放气阀，上述准备工作结束。系统也处于热态后，调节蒸汽减压阀，使蒸汽进口压力维持在0.1兆帕，这个操作也可以通过调节蒸汽发生器出口阀来实现；

7、调节冷空气进口流量，可以通过调节风机出口旁路阀门的开度来改变冷空气的流量。在每个流量条件下均需等待热交换过程稳定后方可记录冷空气进口出口温度水蒸气进口出口温度以及孔板流量计的压差等实验数据。一般每个流量下至少也就是15分钟左右，方可

视为稳定，然后改变冷空气流量，记录不同流量下的实验数据；

8、实验结束时先关闭蒸汽发生器，打开放气阀，将蒸汽发生器和管道余压排尽,关闭蒸汽进口阀，待系统逐渐冷却后，关闭风机电源，待冷凝水流尽，关闭冷凝水出口阀，关闭总电源。

五、注意事项

1、第四步中开度要适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热器不锈钢管中的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。

2、在通水蒸气之前，将蒸汽发生器到实验装置之间管道的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。

3、第六步系统由冷态变为热态过程不能少于十分钟，主要是防止不锈钢管换热器因突然受热受压而爆裂。

4、整个实验需要记录六到八组数据。

六、数据处理

1、整理原始数据记录表，将有关数据整理在数据处理表中。

2、列出实验结果，写出典型数据的计算过程，分析和讨论实验现象。