翅片管换热器实验指导书
北理珠-制冷原理设备实验指导书讲解
北京理工大学珠海学院实验指导书热能与动力工程教研室2014.5目录实验一单级蒸汽压缩制冷循环制冷装置的认识2实验二制冷（热泵）循环演示装置实验5实验三制冷（热泵）故障分析8（一）、汽—汽热管换热器性能测试前言热管起源于二十世纪六十年代，是一种具有特高导热性能的新型传热元件。
热管理论一经提出就得到了各国科学家的高度重视，并展开了大量的研究工作，使得热管技术得以迅速发展。
我国自二十世纪80年代以来相继开发了热管气－气换热器、热管气－水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品。
热管换热技术因其卓越的换热能力及其他换热设备所不具有的独特换热技术在航空、化工、石油、建材、轻纺、冶金、动力工程、电子电器工程以及太阳能等领域得到了广泛的应用。
一、实验原理典型的热管由管壳、外部扩展受热面（散热器）、端盖组成。
它的下部是由一根高效换热管组成的换热系统，上部则是内部真空的散热器壳体组成的重力热管系统。
其工作原理是：热水流过换热管时，把热能交换到液体工质中，液体工质在极小的热阻下迅速蒸发汽化扩散到散热器上部，整个散热器达到很高温度并向外散热。
气体工质在散热的同时冷凝为液体工质，并依靠自身重力回流到壳体底部，继续进行下一个相变传热循环。
热管的传热原理决定着热管具有以下基本特性：较大的传热能力，热管巧妙的组织了热阻较小的沸腾和凝结两种相变过程，使它的导热系数高达紫铜导热系数的数倍以至数千倍；优良的等温性，热管内腔的气体是处于饱和状态，饱和气体由蒸发段流向冷凝段的压力差很小，因而热管具有优良的等温性；不需要输送泵及密封润滑部件，结构简单，无运动部件和噪音。
热管组成的热管换热器具有以下优点：1. 热管换热器可以通过换热器中的隔板使冷热工质完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏，不会导致冷热流体的掺杂。
所以热管换热器具有很高的可靠性，适用于易然、易爆、腐蚀等流体的换热过程；2. 热管换热器的冷、热流体完全分开流动，比较容易的实现冷、热流体的完全逆流换热；同时冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，且两侧受热面均可采用扩展受热面。
铝制板翅式换热器使用说明书_secret
铝制板翅式换热器使用说明书目录前言第1页1 铝板翅式换热器结构介绍第1页2 板式安装第4页2.1设备到达检查第4页2.2存放第4页2.3板式安装第4页3 安装第5页3.1系统试压第5页3.2 热交换介质的要求第5页3.3 热交换介质的要求第6页4、技术性能、安装尺寸第6页5、维护与保养第6页6、制造、检验、验收标准第7页前言铝板翅式换热器广泛用于低温精馏装置，如空气分离与液化设备、天然气分离与液化、乙烯精馏；也用于化工处理、机车冷却和其它领域；本使用说明为铝板翅式换热器安装、使用、维护的一般知识，对文中黑体字部份应特别注意，以免对设备或人员造成伤害。
在使用过程中对不清楚的地方应向制造厂家咨询。
1. 铝板翅式换热器结构介绍1.1 铝板翅式换热器属间壁式紧凑换热器；1.2 铝板翅式换热器的材质为防锈铝合金；换热介质在工作温度下不能对铝合金产生腐蚀或与铝合金有化学反应；这样会降低换热器的使用寿命；1.3 板式由接管、板束体、其它附属装置组成；1.3.1 接管连接换热器与外部接管，可采用焊接、法兰连接或双金属接头连接；接管与板束体相连是封头，封头用于流体分布；接管材料通常是5A02或50831.3.2 板束体板束体是热交换的场所，结构单位是层；每层由导流片、翅片、封条、隔板组成；层组合为板束体高度（厚度）；整体为真空钎焊，不可拆卸；1.3.2.1导流片分进、出口导流片，引导流体进、出各层；1.3.2.2翅片为流体热交换提供扩展面积和支承强度；节距一般从1mm~4.2mm，故不清洁介质不能入内，以免堵塞，特别在试压、管道吹扫时应特别注意；1.3.2.3 封条在每层的四周，把介质与外界隔开；在流体进、出口处开口；1.3.2.4隔板把相邻两层隔开，热交换通过隔板进行，常用隔板一般厚1mm~2mm；1.3.3 其它附属装置包括：支座、吊耳、保冷等；1.3.3.1支座支承换热器，支架与支座相连；如果需要，支座要考虑隔热；1.3.3.2 吊耳为换热器吊装使用；1.3.3.3 当换热器工作温度高于、低于环境温度时换热器应保温以减少冷损。
翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器
翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器翅片管换热器:翅片管热交换器设计计算翅片管换热器话题:翅片管换热器计算方法热交换器第四章翅片管热交换器设计计算第四章翅片管热交换器设计计算翅片管热交换器是一种带翅(亦称带肋)的管式热交换器，它可以有壳体也可以没有。
翅片管热交换器在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用。
随着工业的发展，工业缺水以及工业用水的环境污染问题日益突出，空气冷却器的应用更引起人们的重视，致使在许多化工厂中有!”#以上冷却负荷都由空冷器负担。
与此同时，传热强化方面研究的进展，使得低肋螺纹管及微细肋管等在蒸发、冷凝方面的相变换热得到广泛应用。
第一节构造和工作原理翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取暖用翅片管散热器;也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式的热交换器。
翅片管是翅片管热交换器中主要换热元件，翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管(图$%()，也有扁平管(图$%&(())和椭圆管。
管内、外流体&’)通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。
翅片类型多种多样，翅片可以各自加在每根单管上(图$%()，也可以同时与数根管&’)子相连接(图$%(及()))。
&()空冷器是一种常见的翅片管热交换器，它以空气作为冷却介质。
其组成部分包括管束、风机和构架等(图$%*)。
管束是空冷器中主要部分，它由翅片管、管箱和框架组成，是一个独立的结构—*,+—第三篇高效间壁式热交换器设计计算型式长度%宽度”管排数换热面积工作压力翅片管型式管程数法兰型式#&(#*+!,型管束即:——水平式管束，长、宽各名义尺寸分别为(-和$-，翅片表面积和光’—!管排，——绕片式翅片管，管表面分别为$)&)-&和#&(-&，压力等级为#*%#).’,，+———&管程，——法兰密封面为平面型。
《热质交换原理与设备》实验指导书概述
当确认散热器供、回水温度和流量基本稳定后，即可进行测定。散热器供回水温度tg与th及室内温度t，均采用Pt100.1传感器，配数显巡检测试仪直接测量，流量用转子流量计测量。温度和流量均为每10分钟测读一次。
Gt=L/1000=L·10-3m3/h
式中：L——转子流量计读值；l/h；
4）每一工况的试验，均需测定以下参数：空气进口温度；空气出口温度；空气孔板压差；空气阻力压差。热水进口温度；热水出口温度；热水流量等。
2、操作步骤
1）连接电源（380V，四线，50HZ，10KW）；
2）向电热水箱内注水至超过水加热器最高点，以免加热器内有空气存在；
3）用胶管把换热器进出口处的阻力测嘴与差压传感器连接好，用胶管把孔板流量计前后处的阻力测嘴与差压传感器连接好；
4）接通电源，启动水泵，检查水管路，不得漏水，否则应处理，关闭水泵；
5）设置温控表至所控温度值，启动电加热器；
6）温度到达设值后，启动水泵；
7）启动风机：打开风机开关，调节调速电位器，使风速最大；
8)观察巡检仪显示数据是否正常等。
3、工况调节
1）根据水温度利用水泵出口阀门可调节热水流量。
2）根据空气温差，调节电位器可调节空气流量。
-n6
第6通道开
0
0-40KPa
4-20mA
右散热器阻力(压差)
-n7
第7通道开
0
Pt100.1
环境温度
-n8
第8通道开
1
-n9—-n16
均设置为关
1
第1、2、3、4、7通道设置:
1SL0
输入分度号
09
1SL1
小数点
1
翅片管及翅片管换热器
06
翅片管换热器的设计和优化
设计原则和步骤
高效性
翅片管换热器应具有较高的换热效率， 以满足工艺要求。
经济性
在满足换热效率的前提下，应尽量降 低成本，包括材料、制造成本等。
设计原则和步骤
可靠性
设计时应考虑换热器的稳定性和寿命，确保长期运行中性能可靠。
辐射换热的强度取决于物体温度和发射率，以及周围环境的温度和发射率。在翅 片管换热器中，辐射换热主要发生在高温环境下或具有高发射率的表面。
05
翅片管换热器的性能参数
传热效率
传热效率
翅片管换热器的传热效率状态等因素的影响。
确定管程和壳程设计
根据工艺流体特性和换热需求，确定管程和 壳程的设计，包括流速、压力降等参数。
优化方法和技术
要点一
数学建模
建立翅片管换热器的数学模型，通过数值方法求解最优解 。
要点二
实验研究
通过实验测试不同参数下的换热性能，分析并优化换热器 性能。
优化方法和技术
• 仿真模拟：利用仿真软件模拟换热器运行过程，通过模拟 结果优化设计参数。
翅片管换热器的应用领域
工业领域
广泛应用于石油、化工、制药、 食品等行业的加热、冷却和蒸发 等工艺过程中，如反应器、精馏 塔、蒸发器等设备的热量交换。
空调系统
作为高效换热设备，翅片管换热器 在空调系统中主要用于冷凝和蒸发 过程，实现制冷和制热功能。
余热回收
利用翅片管换热器回收工业余热， 提高能源利用效率，降低能耗和减 少环境污染。
促进工业发展
翅片管及翅片管换热器的广泛应用对工业生产过程中的热量交换和能 源利用具有重要意义，推动了相关行业的科技进步和产业升级。
强迫对流管簇管外换热系数测试实验
强迫对流管簇管外换热系数测试实验一．实验目的1．掌握温度、流速、热量等参数的测量方法； 2．掌握翅片管束管外换热系数的实验方法； 3．掌握强迫对流翅片管束阻力的实验方法。
二．实验原理1．翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。
2．空气（气体）横向流过翅片管束时的对流换热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下，翅片管参数见表1。
Re,Pr,,,,,,t l o o o o o P PH B Nu f N D D D D D δ⎛⎫= ⎪⎝⎭对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时可简化为：()Re,Pr Nu f =对于空气，Pr 数可看作常数，故()Re Nu f = 表示成指数方程的形式如下：Re m Nu C =式中，C 、m 为实验关联式的系数和指数。
这一形式的公式只适用于特定几何条件下的管束，为了在实验公式中能反映翅片管和翅片管束的几何变量的影响，需要分别改变几何参数进行实验并对实验数据进行综合整理。
3．对于翅片管，管外换热系数可以有不同的定义公式，可以以光管外表面为基准定义换热系数，也可以以翅片管外表面积为基准定义。
为了研究方便，此处采用光管外表面积作为基准，即：()o O wo f h n D L t t πΦ=-4．如何测求翅片管束平均管外换热系数是实验的关键。
但是测量管壁平均温度是一件很困难的任务。
采用一种工程上更通用的方法，即：威尔逊方法测求管外换热系数，这一方法的要点是先测求出传热系数，然后从传热热阻中减去已知的各项热阻，即可间接地求出管外放热热阻和换热系数。
即111w o iR h k h =-- ()O v f k n D L t t πΦ=-空气侧吸热量：21()p f f c M t t Φ=-加热器功率：UI Φ=应当指出，当管内换热系数hi>>ho 时，管内热阻将远远地小于管外热阻，这时hi 的某些计算误差将不会明显地影响管外换热系数ho 的大小。
强迫对流管簇管外放热系数实验指导书
实验翅片管束管外放热和阻力实验实验指导书一、实验目的1．了解热工实验的基本方法和特点；2．学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法；3．巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识；4．培养学生独立进行科研实验的能力。
二、实验内容1．熟练实验原理和实验装置，学习正确使用测温度、测压差、测流速、测热量等仪表。
2．正确安排实验，测取管外放热和阻力的有关实验数据。
3．用威尔逊方法整理实验数据，求得管外放热系数的无因次关联式，同时，也将阻力数据整理成无因次关联式的形式。
4．对实验设备，实验原理，实验方案和实验结果进行分析和讨论。
三、实验原理1．翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。
2．空气（气体）横向流过翅片管束时的对流放热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下：N u =f(Re、Pr、、、、、、olotoooDPDPDBDDH/δN)式中：Nu =γαoD•为Nusselt数；R e =γmoUD•=ηmoGD•为Renolds数；P r =αν=λμ•C为Prandtl数；H、δ、B分别为翅片高度、厚度、和翅片间距；P t 、Pl为翅片管的横向管间距和纵向管间距；N为流动方向的管排数；D o 为光管外径，Um、Gm为最窄流通截面处的空气流速（m/s）和质量流速。
（kg/m2s）且Gm=Um•ρλ、ρ、μ、γ、α为气体的特性值。
此外，放热系数还与管束的排列方式有关，有两种排列方式，顺排和叉排，由于在叉排管束中流体的紊流度较大，故其管外放热系数会高于顺流的情况。
对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时，式（1）可简化为：N u =f （R e 、P r ） （2）对于空气，P r 数可看作常数，故N u =f （R e ） （3）式（3）可表示成指数方程的形式N u =CR e n （4）式中，C 、n 为实验关联式的系数和指数。
04换热器性能实验（大）
04换热器性能实验（大）传热实验指导书换热器性能实验上海交通大学机械与动力工程学院教学实验中心二OO四年五月换热器性能实验1换热器性能实验一、实验目的通过该实验达到以下几方面的教学要求：1. 掌握间壁式换热器传热系数的测定方法；2. 掌握间壁式换热器的热工计算方法，了解影响换热器工作性能的因素；3. 确定换热器气侧换热面的传热特性，即传热因子和雷诺数的关系；4. 熟悉流体流速、流量、差压、温度等参数的测量技术；5. 熟悉用计算机进行数据采集和处理的实验方法。
二、实验台系统组成、设备及仪表1. 实验台系统实验台系统由实验台本体（包括风源箱）、热水源及可控硅温度控制器三大件组成。
三大件各自独立，有较大灵活性。
系统简图示于图1。
实验台本体结构紧凑，吸风口、调风门、整流栅及毕托管紧凑地组合在一起。
实验用的换热器置于风源箱出风口上。
水箱、管路、水泵、涡轮流量计、调节阀、加热器及电阻温度计组合成一个独立的热水源。
三相可控硅温控装置温度控制精度为±0.1℃。
换热器中流体流动形式可认作为二次叉流，水-空气流向为逆流。
需测参数共计七个：换热器进出、水温度，进、出空气温度，大气温度，水流量及空气流量。
水侧和气侧进出口温度用铜-康铜热电偶测量。
水侧进出口温度测点t w1，t w2布置在换热器进出口水管内；进口空气温度测点t a1布置在紧靠换热器的进口截面处，用3对热电偶并联进行测量；空气出口温度测点t a 2布置在换热器出口截面后的均温段出口处，用9对热电偶并联进行测量。
换热器内水流量用涡轮流量计测量，空气流量用风机进风口内的毕托管及微差压传感器进上海交通大学机械与动力工程学院教学实验中心2 行测量。
上述七个参数均由数据采集系统自动进行采集，并由计算机及时整理数据。
2．主要设备及性能(1) 实验台本体(包括风源箱)(a) 风机：风量： 800 m 3/h 、风压： 580 Pa ；出风口尺寸：233×155 mm ；进风口测速段直径：φ138 mm(b) 换热器：换热器为一紧凑的翅片管间壁式散热器，由铜管束套皱折的整体铝翅片构成。
螺旋翅片管自然对流换热实验研究
螺旋翅片管自然对流换热实验研究
螺旋翅片管自然对流换热实验研究是一种研究翅片管在自然对流条件下的换热性能的实验。
以下是实验的步骤和内容：
1. 准备实验装置：选择两根形状完全不同的螺旋翅片管作为实验对象，并确保其处于良好的工作状态。
2. 设定实验条件：在自然对流条件下，对两根翅片管进行换热实验，记录相关数据。
3. 采集数据：通过测量两根翅片管在不同时刻的温度，记录相关数据，例如肋基温度、肋端温度等。
4. 数据处理与分析：运用最小二乘法对所采集的数据进行线性拟合，得到肋基、肋端的温度分布曲线。
这些数据可以用于分析翅片管的换热性能。
5. 结果讨论与比较：将实验结果与理论预测进行比较，探讨翅片管的换热性能是否符合预期。
同时，还可以比较不同形状的螺旋翅片管的换热性能差异。
6. 结论总结：根据实验结果，总结螺旋翅片管在自然对流条件下的换热特性，并为其在实际应用中的优化提供参考。
实验过程中，需要注意以下几点：
1. 确保实验装置的准确性和稳定性，以获得准确的测量结果。
2. 在采集数据时，要保证测量点的代表性，避免出现误差。
3. 在数据处理时，要采用合适的方法进行数据拟合和曲线绘制，以保证结果的准确性。
4. 在结果分析时，要结合理论进行深入探讨，并注意比较不同形状的螺旋翅片管的换热性能差异。
以上内容仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
翅片管束外强制对流换热系数及阻力的测定实验
翅片管束外强制对流换热系数及阻力的测定实验一、实验目的1．了解对流换热的实验研究方法；2．学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法3．学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、实验原理根据相似理论，流体受迫外掠物体时的换热系数α与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及流体物性等的关系可用下列准则方程式描述：Nu = f (Re，Pr) （12.2—1）实验研究表明，空气横掠管束表面时，由于空气普郎特数(Pr=0.7)为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式，Nu m = C Re m n （12.2—2）式中Nu m——努谢尔特准则，Nu m=α d / λm ；Re m——雷诺准则Re m = ω d / νm；C、n——均为常数，由实验确定。
上述各准则中α——壁面平均对流换热系数，W／m2·℃；d——实验管外径，作为定性尺寸，m；λ——空气导热系数，W／m·℃；ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，m／s；ν——空气运动粘度，m2／s。
角下标“m”表示以空气边界层平均温度t m = 0.5(t w+t f)作为定性温度。
式中t w为实验管壁面平均温度，[℃]，t f为空气平均温度，[℃]。
本实验的任务在于确定C与n的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压V 、管壁温度t w 、空气温度t f 、微压计动压头h、测试段静压差H（阻力）。
至于α、ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。
得到一组数据后，可得一组Re、Nu值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组Nu、Re值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。
三、实验设备本对流实验在实验风洞中进行。
实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。
实验风洞如图12.2-1所示(温度计、微压计、电位差计、调压变压器等在图中未示出)。
翅片式换热器的设计及计算
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量，WKo—传热系数，W/（m2.C）F—传热面积，m2Δtm—对数平均温差，CΔtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为：K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2）但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C）αi—管内侧换热系数，W/（m2.C）γi—管内侧污垢系数，m2.C/kWδ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，mλ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.Cξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C）Fof—外表面积，m2Fi—内表面积，m2Fr—铜管外表面积，m2Ff—肋片表面积，m2ηf—肋片效率，公式分析：从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
《传热学》实验指导书
《传热学》实验指导书建筑环境与设备工程教研室实验一 强迫对流换热实验一、实验目的1、了解热工实验的基本方法和特点；2、学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法；3、巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识；4、培养学生独立进行科研实验的能力。
二、实验原理1、翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。
2、空气（气体）横向流过翅片管束时的对流换热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下：N u =f(R e 、P r 、、、、、、olo t o o o D P D P D B D D H /δn) (1) 式中：N u =γD h •为努谢尔特数；R e =γm o u D •=ηmo G D • 为雷诺数；P r =h ν=λμ•C 为普朗特数； H 、δ、B 分别为翅片高度、厚度、和翅片间距；P t 、P l 为翅片管的横向管间距和纵向管间距；n 为流动方向的管排数； D o 为光管外径，u m 、G m 为最窄流通截面处的空气流速（m/s ）和质量流量 （kg/m 2s ）， 且G m =u m •ρ。
λ、ρ、μ、γ、α为气体的特性值。
此外，换热系数还与管束的排列方式有关，有两种排列方式，顺排和叉排，由于在叉排管束中流体的紊流度较大，故其管外换热系数会高于顺流的情况。
对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时，式（1）可简化为：N u =f （R e 、P r ） （2）对于空气，P r 数可看作常数，故N u =f （R e ） （3）式（3）可表示成指数方程的形式N u =CR e n （4）式中，C 、n 为实验关联式的系数和指数。
这一形式的公式只适用于特定几何条件下的管束，为了在实验公式中能反映翅片管和翅片管束的几何变量的影响，需要分别改变几何参数进行实验并对实验数据进行综合整理。
3热管换热器实验z
实验三热管换热器实验一、实验目的1. 了解热管换热器实验台的工作原理；2. 熟悉热管换热器实验台的使用方法；3. 掌握热管换热器换热量Q和传热系数k的测量和计算方法；7-温度数显仪表；8-工况选择开关；9-琴键开关；10-支架；11-热段风机热段中的电加热器使空气加热，热风经热段风道时，通过翅片管进行换热和传递，从而使冷段风道的空气温度升高。
利用风道中的热电偶对冷、热段的进出口温度进行测量，并用比托管对冷、热段的出口风速进行测量，由万能信号输入巡检仪显示其数值，从而可以计算换热器的换热量Q和传热系数k。
三、实验台参数1．冷段出口内径：D=80mm；冷段翅片管处断面尺寸160mm×170mm；2．热段出口内径：D=80mm；热段翅片管处断面尺寸160mm×170mm；3．冷段传热表面参数：翅片管长160mm；钢管直径21mm；翅片直径40mm；翅片个数57个；翅片管数量8根；传热面积0.42m2。
4．热段传热表面参数：翅片管长160mm；钢管直径21mm；翅片直径40mm；翅片个数59个；翅片管数量8根；传热面积0.43m2。
5．加热功率：1500W6．比托管修正系数冷端：动压修正系数ξ=0.943，流量修正系数α=0.980；热端：动压修正系数ξ=0.845，流量修正系数α=0.925。
四、实验步骤1.连接冷热端热电偶、压差传感器与比托管的连接胶管；2.接通电源；3.将工况调节旋钮旋至最小位置，此时电加热器和风机开始工作；4.逐渐调节工况调节旋钮，加大功率，视温度要求设定工况Ⅰ；5.待工况稳定后（约20分钟后），开始采样测试；6.改变工况，重复上述步骤，测量工况Ⅱ的冷热段进口温度；7.实验结束后，先切断加热电源，5分钟后切断所有电源。
五、实验数据处理将实验测得的数据填入表1中：表1[附] 将实验所用的仪器名称、规格、编号及实验日期、室温等填入上表中的备注栏。
计算换热量、传热系数及热平衡误差： 1.工况Ⅰ冷段换热量 Q L ＝ρL ___L v ·F L ·C PL （t L2－t L1） [W] 热段换热量 Q r ＝ρr ___r v ·F r ·C Pr （t r2－t r1） [W] 热平衡误差 δ＝（Q r －Q L ）/Q r ×100% 传热系数 k ＝Q L /（f L ·Δt ）式中：ρL ，ρr ――冷、热段出口空气密度 [kg/m 3];___L v ，___r v ――冷、热段出口平均风速 [m/s]；F L ，F r ――冷、热段出口面积 [m 2]；t L1 ，t L2 ，t r1，t r2――冷、热段进出口风温 [℃]； f L ――冷段传热面积[m 2]；122122r L r L t t t t t ++∆=- [℃]； 2.工况Ⅱ方法同上。
翅片管换热器的性能实验研究
翅片管换热器的性能实验研究翅片管换热器的性能实验研究引言：换热器是工业生产过程中广泛应用的设备，其作用是实现不同介质之间的热量传递。
翅片管换热器作为一种常见的换热器类型，其结构简单，可靠性高，并具有较高的换热效率。
本文将对翅片管换热器的性能进行实验研究，探究其换热性能，并为工程实践提供参考。
一、实验方法：1. 实验装置：本实验采用一套自行构建的翅片管换热器实验装置，包括主体管道、水箱、电加热器、温度传感器等。
2. 实验流程：（1）将水箱内的水加热至设定温度。
（2）将水泵打开，使水通过主体管道进入翅片管换热器。
（3）启动电加热器，调整加热功率，保持主体管道中的水温度恒定，并记录设定温度。
（4）在水进出口处分别安装温度传感器，实时监测水的进出口温度数据。
（5）记录加热功率、冷却水流量等实验参数。
二、实验结果：1. 翅片管换热器的换热效率随着加热功率的增加而增加，但增长速度逐渐减小，呈现递减的趋势。
2. 随着进出口温差的增大，换热效率也会增加。
3. 冷却水流量对换热效率有一定影响，流量过大或过小都会导致换热效率下降。
三、讨论：1. 加热功率对换热器的换热效率具有重要影响。
随着加热功率的增加，换热器内水流速度加快，使得热量更充分地传递给冷却介质。
但当加热功率较高时，受限于水流速度的提高上限，进一步增加加热功率对换热效率的改善作用有限。
2. 进出口温差是影响换热器换热性能的重要因素。
温差增大使得热量传递更加迅速，换热效率也相应提高。
因此，在实践中，应尽可能提高进出口温差以提高换热效率。
3. 冷却水流量对换热器换热效率的影响较为复杂。
过小的流量会导致热量传递不充分，而过大的流量则可能引起水与翅片之间的互相干扰，降低换热效果。
因此，在设计和运行换热器时，需根据实际情况合理调整冷却水流量。
四、结论：翅片管换热器的性能实验研究中发现，加热功率、进出口温差和冷却水流量是影响翅片管换热器换热效率的重要因素。
合理调整这些因素可以提高换热器的效率，从而更好地满足工业生产中的换热需求。
L2300-2394型翅片式换热器操作规程
L2300-2394型翅片式换热器操作规程1、适用范围及引用标准：L2300-2394型翅片式换热器，同类设备适用此规程。
2、工作原理：L2300-2394型散热器用气流干燥空气加热器，该产品采用钢铝复合翅片管为换热元件，传热效率高，换热面积大。
钢管外表面被铝材覆盖不和空气直接接触，不生锈，保证了送风空气的清洁。
该产品采用弯头盘管型式或浮动管箱型式，可以有效的消除管束膨胀对散热器造成的泄露，适用于以蒸汽、热水、导热油为热介质的空气加热系统。
其特点是换热管外或内有许多金属翅片，这些翅片既扩大了传热面积，又增强了气体流动时的湍流程度，使气体的膜系数得以提高。
3、主要经济技术参数：设计温度：≤250℃ 管称压力:1.0MPa试验压力：1.2Mpa 换热面积：2394㎡翅片管数：705根4、操作步骤：4.1启动前的检查：4.1.1检查蒸汽压力达到0.4MPa以上。
4.1.2检查进出口阀是否泄漏。
4.2启动：4.2.1 打开出口旁通阀门，并关出口疏水阀。
4.2.2 打开进口蒸汽阀门。
4.2.3约1分钟后关闭出口旁通阀门，并打开出口疏水阀。
4.2.4待翅片温度达到工艺要求值时，打开空气进出口阀，启动鼓风机电机电源开始通风。
4.3 运行中的检查 ：4.3.1经常注意空气进出的温度（检查翅片管有无内漏和加热器有无外漏现象）4.3.2运行过程中有无震动现象，4.3.3.经常注意出口旁通阀是否漏气。
4.4停机：先关闭蒸汽进口阀，当温度降至常温时关疏水器的进口阀。
5、维护及保养：5.1.日常维护：5.1.1 定期检查阀门及管道的完好情况。
5.1.2 定期检查壳体是否漏水漏气。
5.2. 定期检查内容：5.2.1每6个月对疏水阀等阀门进行检查。
5.2.2 每3年对换热器打压试漏，检查换热管完好情况。
6、使用时的注意事项：6.1 应避开酸性排气、爆炸性粉尘、严重煤烟场所6.2.冬季系统停止运行时，把换热管内冷凝水排放干净，防止冻坏设备。
通过改进翅片设计强化翅片管换热器的传热
通过改进翅片设计强化翅片管换热器的传热摘要这篇文章给出了一些仿效翅片管换热器设计的实验信息。
在这个实验中，利用风洞检测了三种不同的翅片（薄板翅片，波纹翅片，混合翅片）。
本文讨论了热交换系数、空气侧的压降，柯尔本系数（j）和相对于风速（1—3 m/s）、雷诺数（600-2000）的风管摩擦系数（f）。
为了能阐明流体流动的现象，实现了流动的可视化，以此观察流体复杂的流动特征。
实验结果显示：波纹翅片相对于薄板翅片来说，压降，换热系数，f系数和j系数分别增加了大约10.9-31.9%，11.8-24.0%，2.2-27.5%和0.5-2.7%。
另外，混合翅片相对于薄板翅片的实验结果显示：压降，换热系数，f系数和j系数分别增加了大约33.5-63.1%，27.0-45.5%，6.9-71.1%和9.4-13.2%。
总之，这个实验结果强烈地支持热交换器采用混合翅片结构。
关键字传热系数，压降，测量，流动显示，换热器，波纹翅片，薄板翅片，混合翅片1.引言合理利用翅片对于提高圆管和薄板翅片换热器的性能是一个非常有效的方法，这种方法被广泛的应用在空调，制冷和工业处理过程的多种设备中。
我们已经知道在小型换热器中的空气流动是非常复杂的，这是翅片和空气流之间的复杂的作用造成的。
传统的翅片管换热器，空气的阻力占据了总的热阻力的90%。
所以，增加表面积经常能有效的提高翅片管换热器的整体性能。
在文献[1]中，薄板翅片管换热器的可用的实验信息已经被提出，评价和对照。
许多关于小型换热器的实验研究已经完成，利用紧凑型换热器加强建立在大范围空气流速上的换热性能和压降的协调性。
关于换热器的最新研究重点在于开发新的不规则表面，因此，翅片型的新的设计标准已经被提出[2-5]。
在文献[3]中Dong et al.用实验的方法研究了翅片间距，高度和长度对波纹翅片和薄板翅片管换热器的热交换性能和压降的影响。
在文献[6]中Metwally and Manglik研究了二维周期性发展的层流和换热，实验在不同波纹比率的正弦型波纹管中进行的。
翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展_实验研究
波纹片
波纹片 (wavy)
9. 525 ,12. 7 1. 4224 - 4. 0894 19. 05 - 27. 50 25. 4 ,31. 75
8. 58 ,8. 62 , 10. 38
1. 21 - 3. 66
19. 05
25. 4
Seshimo and Fujii (1991)
张慕瑾[3 ] 等 (1994) 康海军[4] 等 (1994)
16
1. 21 - 2. 50 2. 479 - 3. 429
12. 7 ,17. 32 21. 65 ,22
32. 91
20 ,21 ,25 ,25. 4 38. 0
风速范围 Vf r (mΠs) 0. 95 - 21 0. 5 - 5. 9
0. 5 - 2. 5 0. 77 - 6. 35 0. 5 - 10. 0 0. 3 - 8. 0 3. 3 - 8 1 - 20
19 ,25. 4 25. 4
Wang et al[9 ,13] (1998 ,1999)
Wang et al[11 ] (1999)
Wang et al[14 ] (1999)
百叶窗形 条缝形 百叶窗形
8. 71 ,10. 42 10. 33
10. 34
6. 93 ,7. 53 , 8. 71 ,10. 42
由于波纹形翅片可以加大空气流道的长度 ,并 且能够对气流造成充分的混合 ,所以也被空调制冷 广泛 采 用 。Goldstein 和 Sparrow ( 1976) , Beecher 和 Fagan (1987) , Yoshii et al (1987) ,Wang et al (1997) 等 ,
7. 5
1. 2
金属泡沫翅片管换热器的制作流程
本技术公开了一种金属泡沫翅片管换热器，包括盘管、端盖和翅片，所述盘管以蛇形方式穿过位于所述盘管两侧的第一端盖和第二端盖；所述翅片由金属泡沫制成，所述翅片以相互平行的方式紧密连接于所述盘管的外壁；第一种流体在所述盘管内流动，第二种流体在金属泡沫翅片管外侧的空间内流动。
本技术的金属泡沫翅片管换热器，采用多孔的金属泡沫代替了传统的固体翅片，流体不仅可以在金属泡沫翅片间流动，同时还可以在金属泡沫的孔隙通道内流动，从而起到强化局部换热、减小流动阻力的作用。
此外，本技术的金属泡沫换热器，还具有轻质的优点。
采用本技术的金属泡沫翅片换热器，可以实现高效强化换热和节能节材的目的。
权利要求书1.一种翅片管换热器，包括盘管、端盖和翅片，其特征在于，所述盘管以蛇形方式穿过位于所述盘管两侧的第一端盖和第二端盖；所述翅片由金属泡沫制成，所述翅片以相互平行的方式紧密连接于所述盘管的外壁；第一种流体在所述盘管内流动，第二种流体在金属泡沫翅片管外侧的空间内流动。
2.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述翅片内具有孔隙通道，所述第二种流体在所述翅片间以及所述孔隙通道内流动。
3.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述第一种流体为液体，所述第二种流体为气体。
4.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述翅片以焊接或者烧结的方式紧密连接于所述盘管的外壁。
5.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述金属泡沫的孔隙率在0.7-0.9之间，所述金属泡沫的孔密度在20-80PPI之间。
6.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述金属泡沫以粉末冶金、发泡法或气相沉积方式制造而成。
7.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述金属泡沫的材料选自铜、铝、镍或者所述铜、铝、镍的合金。
8.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，所述盘管的材料选自铜、铝、镍或者所述铜、铝、镍的合金。
9.根据权利要求1所述的翅片管换热器，其特征在于，多组金属泡沫翅片管换热器以并联的方式布置。
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*********************************************************** 空气 水热交换器实验************************************************************指导说明书同济大学热能实验室陈德珍2000年1月第一部分空冷器实验台系统说明本实验台是上海交通大学开发、针对换热器课程的教学要求而设计的科教产品。
所用的换热器为一较小的间壁式换热器，空气—水作为介质，实验台由独立的风源，热水源，温度控制器等组合而成，有较大的灵活性，以后还可发展冷却塔性能试验。
一、实验台组成、系统、设备及仪表实验台系统的简图见图1，主要由风源、热水源、可控硅温度控制器组成。
且各自独立，有较大的灵活性。
主要性能：1.风源：风机：电机：400w，三相380v风量：800m3/h风压：60mmH2O出风口尺寸：200×135mm吸风口配二只可叠套的橡胶收缩风口，测速段处直径分别为D1=120mm及D2=60mm,2.热水源：水箱尺寸：445×245×575mm水泵：电机：120W 单相220v流量：1.5m3/h压头：12mH2O加热器：3KW 220V 3只转子流量计：LZB-25 60-600L/h3.可控硅温度控制器：TA-092 PID调节仪ZK-03 三相可控硅电压调整器最大输出功率10KW铂电阻温度传感器BA20~100℃可控硅 3CT 20A/1000V电源：三相380V4.试验用换热器实验所用的间壁式换热器为一较紧凑的翅片管式散热器，由铜管束套带皱折的铝整体翅片构成，见图2。
主要参数：管束：紫铜管管径：d0=10mmd1=8mm节距横向：s1=45mm纵向：s2=13mm翅片：铝制、皱折、整片片厚：δ=0.1mm片节距：t=2.6mm试件总体尺寸：水侧：横向管数：n1=3纵向管排数：n2=8总管数：n=n1×n2=24水通道并联管子数：即n1=3管子总长度：L=a×n=0.2×24=4.8m通道面积：F w=n1×π×d1×d1/4=1.508×10-4㎡ 气侧：通道尺寸：a=200mm b=130mm h=116mm 翅片数：m=76通风面积：Fa=a ×b=0.0272m 2传热总面积： Aa=20201124.2)(2)41(m n d m a m n d h S n =⨯⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯⨯-⨯⨯πδπ 特征尺寸：Da=4V/A a =4×a ×b ×h/A a =4×0.2×0.136×0.116/2.24 =5.6mm 整个风源设计紧凑，风箱用塑料制成，出风口线型及大的收缩比，保证空气在换热器进口截面处有均匀流速。
吸风口、调风口、整流栅、毕托管紧凑地组合在一起，为了适应不同风量测量的需要，用二只直径不同的可叠套使用的橡胶收缩风口，选用方便。
试验用换热器是放置在出风口上，拆换方便。
风箱制成水密形式，需要时可更换试验件作冷却塔填料性能试验。
热水源水箱用不锈钢制成，水泵、流量计、调节阀、回流管路、加热器组合紧凑。
风源、热水源、温度控制器各自独立，移动方便，可充分发挥各自的功能。
翅片管散热器试验时，水---空气流可按逆流连接。
空气---水进出口温度用铜—康铜热电偶测量，水温测点t w 1,t w2直接放置在二联箱进出口。
进口空气温度t a1,测点装在紧靠换热器的进出口截面处，换热器出口通道加一均温段，再用均不的九对热电偶并联测量出口空气温度t a2热电偶接线见图3，冷端放入冰瓶内，同过一转换开关，用电位差计测量tw 1、t w2、t a1、t a2 各温度。
用毕托管测定吸风口收缩段处流速，以确定空气流量，大流量时用收缩段直径D=120mm 的吸风口，小流量时用直径D=60mm 的吸风口，再用调风门改变风量。
水流量通过调节阀控制，用转子流量计测量。
第二部分 实验内容及安排一、实验目的借助该实验台，学生可以组织一间壁式换热器的试验，能够达到以下几方面。
1．测定间壁式换热器的传热系数；2．了解换热器的工作性能，熟悉间壁式换热器的热工计算方法；3．进一步可确定该换热器气侧换热面的传热特性，即传热因子与雷诺数之间的关系； 4．熟悉流体流速、流量、温度等的测量，以及对实验数据的处理。
二、实验内容及数据处理1．测定换热器传热系数及其变化规律 热水在管内流动，放热量Qw.Q w =M w ×C pw ×(tw 1-tw 2) (w) (1) 空气流过管束外侧，吸热量Q aQ a =M a ×C pa ×(ta 2-ta 1) (w) (2)以Q a 、Q w 间热平衡误差△<10%的数据认为有效，并按平均值作为其换热量Q.△ =（Qw-Qa ）/Q *100%Q=(Qw+Qa)/2 (w) (3)水---空气按逆流方式工作，传热系数KK=Q/Aa ·△t m (w/m 2℃) (4) 以上各式中：tw 1、tw 2-----水进出口温度； (℃) ta 1、ta 2-----空气进出口温度； (℃) M w 、M a -----水、空气的质量流量; (Kg/S)C pw 、C pa ----- 水、空气的比热; (J/Kg ·℃)△t m -------- 平均温差，(℃)；其计算如下： 12211221ln)()(a w a w a w a w m t t t t t t t t t -----=∆A a --------气侧换热总面积。
(㎡)空气流速变化对传热系数K 的影响较大，水流速度及水温变化对传热系数也有影响。
为了了解空气流速及水流速度对传热系数的影响，可藉温控器保持相同的水温，并维持一定的水流量，改变不同的空气流量进行试验，可得出某水温、水流速条件下传热系数随空气流速的变化规律。
2．确定气侧换热面的传热规律，既传热因子J 与雷诺数Re 之间的关系 该换热器的传热元件为带翅片的圆管，换热器热阻由以下几部分组成。
()()ηαπλπaA Fa d d FW a i aiwr lr ld KA 12ln 11110++++= （5）其中： r Fw 、r Fa------为水侧和气侧的污垢热阻；(㎡℃/W) αw 、αa -----为水侧和气侧换热系数； （W/㎡℃） η-------气侧的肋壁效率；dli d d π2)ln(0------管壁导热热阻；（℃/W ）在试验设备新投入使用时，可忽略污垢热阻，（5）式可简化为：aa d d w i A l l d KA i ηαπλαπ12)ln(110++= （6） 其中：1/KA 由本实验确定，即：1/KA=△t m /Q (7) 水侧换热系数αw ，按水在管内流动的换热准则方程，由计算确定。
由（6）式即可求出气侧换热表面的热阻1/（αa ·ηA a ）值。
气侧换热面的换热规律可用J 和Re 关系表示。
传热因子J 可用折算换热系数αA =αa η来定义。
32Pr ⋅⋅=pa AC G J α （8）雷诺数Re 的计算为： μHa e D G R ⋅=（9）其中特征尺寸D H可用下式定义D H =4V/A a (m) (10) V 为气侧通道所占体积：V=a×b×h (m 3) A a 为与空气接触的表面积，即气侧表面积 (㎡) G a 为空气质量流速，可采用下式计算：aaa F M G(Kg/㎡•s) 即用空气流至换热器的迎面质量流速，来定义雷诺数。
采用上述J 及Re 的定义法，数据处理及使用结果亦比较方便。
试验工况可安排在不同的空气流量下进行（为什么？），水温及水速可不受限制。
将各工况所测结果按上述方法计算出相应的J 与Re ，然后绘在双对数纸坐标上，即得出其J~Re 变化规律。
此部分内容要求同学们自己完成。
三．实验步骤及注意事项 实验步骤：1．接通可控硅温控器电源，设定热水加热温度，对水加热10分钟。
2．开启回水阀，打开水泵，调节流量。
3．开启风机，将风门调至所需开度。
4．待水温及水流量稳定后，读取有关数据。
5．改变工况，稳定5分钟后再读取另一工况的数据。
注意事项：1．热水温度一般设置在70~80℃ 2．水流量一般选在250~350L/h 左右测传热系数K 时，维持恒定的水流量，改变不同的空气流速进行测量。
欲测气侧传热因子J 与雷诺数Re 关系时，改变不同的空气流速，可相应适当调节水流量。
3．用不同收缩口直径的吸风口，并调节风门开度，以获得不同的空气流量。
4．因为可控硅温控器对水温的控制有1~2℃的波动，会对读数和实验结果造成一定影响，可用调压器替代可控硅温控器以保证进口水温的稳定。
5．注意为什么本实验采用改变风量的方法来测量传热因子J~Re 曲线。
如果采用改变水侧流量的方式来测取水侧J~Re 曲线，会有什么现象？四．实验及结果整理要求由学生自己编制实验大纲，完成实验。
大纲要求包括试验对象、试验原理、试验设备及测量系统、试验工况选定、数据记录表格、数据处理等。
然后自己组织试验，再完成实验报告。
时间上安排二次，第一次了解试验台装置并编制实验大纲，第二次再进行试验。
教师只就试验原理作简单介绍，提出编制大纲的要求。
附表一为数据记录表格的参考格式。
附表二、三为数据处理及整理的参考格式。
另要求：1. 将传热系数K 随空气质量流速Ga 的变化规律在方格纸上用坐标图表示。
2. 将气侧换热面的传热因子J 与雷诺数Re 间的关系在方格纸上用坐标图表示。
附表 1 空气---水换热器实验数据记录及计算结果实验完成人：附表2 水管内外换热系数的计算实验完成人：。