传热系数K的测定(教案)

实验四 换热系数K 的测定

一、 实验目的

1、了解间壁式传热元件的研究和传热系数测定的实验组织方法。

2、掌握借助于热电偶测量进出口温度的方法

3、学会传热系数测定的试验数据处理方法

4、了解影响传热系数的因素和强化传热的途径

二、 实验任务

1、在空气－水列管换热器中，测定两个不同水流量时一系列空气流量条件下冷、热流体进出口温度。

2、通过热量衡算方程式和传热速率方程式计算总传热系数的实验值。

三、实验原理

间壁式传热装置的传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，它是由热流体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过程所组成。在定态条件下，并忽略壁面内外表面的差异，则各环节的热流密度相等，即：

c

h t t t T T T A Q q w w w w αλδα11-=-=-== 则： 阻力推动力=++-=

c h t T q αλδα11 式中 h α1、

λδ 、c α1

分别为各传热环节对单位传热而言的热阻，工程上通常将其写为Q=KA(T-t)，那么换热系数为：

c h K αλδα111

++=

由于冷流体的温度沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷、热流体温度成线形关系，故将推动力（T －t ）用换热器两端温差的对数平均温差表示，即：Q=KA △t m （1）。对于一定态双管程列管换热器，热流体走壳程，体积流量为W h ，进口温度为T 1，出口温度为T 2；冷流体走管内，体积流量为W c ，进口温度为t 1，出口温度为t 2，热流体放出的热量等于冷流体得到的热量，即：

Q=W c ρC pc (t 2-t 1)= W h ρC ph (T 1-T 2)

则，Q=KA △t m ＝ W c ρC pc (t 2-t 1)

即：

m pc c t A t t C W K ∆-=)

(12ρ

式中：A 由换热器的结构参数而定，冷流体的体积流量W c 通过流量计测定，热流体进口温度T 1和出口温度T 2，冷流体的进口温度t 1和出口温度t 2，均由温度计测定，C pc 由冷流体的进出口平均温度决定。

四、实验装置和流程

五、实验步骤

1、打开装置总控制开关；

2、缓慢打开冷却水转子流量计阀门，调节冷水流量为40L/h ；

3、先打开空气流量调节阀门（旁通阀），再启动风机（为什么？－）；

4、调节旁通阀的开度，使空气流量为10 L/h ；

5、打开气体加热器的加热电源，调节加热电压控制热空气进口温度恒定在

120～130之间任何某一刻度，待冷、热流体出口温度显示值保持10min 以上不变时采集实验数据；保持冷水流量为40L/h ，在空气流量分别为15、20、25L/h 条件下采集相应实验数据，

6、调节冷水流量为20L/h，在空气流量分别为10、15、20、25L/h条件下采集

实验数据。

7、实验结束时，先关调压变压器开关，停止加热，将冷却水和空气流量调至最

大，将装置冷至室温后，再将其流量调至最小，关闭总水阀和气泵；

8、上机处理实验数据，并打印处理结果，每小组打印一份。

六、思考题

1、启动风机前为什么要打开旁通阀？

2、为何要先打开热空气流量计阀门，再打开电源加热？

3、在整个实验过程中，如何控制热空气进口温度恒定？

七、注意事项

1、启动风机前先打开旁通阀。

2、先打开空气流量计阀门，再打开电源加热。

3、在整个实验过程中，通过调节加热电压控制热空气进口温度恒定在120～130

之间任何某一刻度。

4、待冷、热流体出口温度显示值保持10min以上不变时方可同时采集实验数据。

八、作业

1、上机处理数据，并打印处理结果，每小组打印一份。

2、完成实验报告，应包含：实验目的、实验原理、实验流程、实验步骤、原始

数据、计算示例，讨论等，其中对计算示例，同一小组同学不得采用同一组数据处理。