列管式换热器传热系数的测定实验 预习报告

列管式换热器传热系数的测定实验

换热器性能测试试验，主要对应用较广的间壁式换热器中的三种换热：套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器和、板式换热器可以进行顺流和逆流两种流动方式的性能测试，而列管式换热器只能作一种流动方式的性能测试。

换热器综合实验装置

1.热水流量调节阀 2. 热水套管、列管、板式换热器调节阀门组 3.热水转子流量计 4.换热器热水出口压力计 5.换热器热水进口压力表 6.电压表 7.巡检仪 8.A 相电流表 9.B 相电流表 10.C 相电流表 11.冷水进口压力表 12.水泵及加热开关组 13.冷水出口压力计 14.冷水转子流量计 15.冷水套管、列管、板式换热器调节阀门组 16.冷水流量调节

阀 17 逆顺流转换阀门组 18、温度控制仪表.

实验目的

1.熟悉换热器性能的测试方法；

2.了解列管式换热器的结构特点及其他性能的差别。

实验设备与参数

本实验装置采用冷水可用阀门换向进行顺逆流实验。换热形式为热水—冷水

换热式。

本实验台的热水加热采用电加热方式，冷—热流体的进出口温度采用巡检仪，采用温控仪控制和保护加热温度。

实验台参数：

1. 列管式换热器换热面积 1.05 m2 2. 电加热器总功率： 4.8KW 3、冷、热水泵：

允许工作温度：≤80℃ 额定流量：3m3/h 扬程：12m

电机电压：220V 电机功率：120W 4、转子流量计型号： 型号：LZB-15

流量：40-400 升/小时 允许温度范围：0-80℃

基本原理

换热器在工业生产中是经常使用的换热设备。热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷流体，以满足生产工艺的要求。影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。传热系数是度量换热器性能的重要指标。为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。

管换热器是一种间壁式的传热装置，冷热液体间的传热过程。由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热三个传热子过程组成。

换热器为冷热流体进行热量交换的设备。本次实验所用到的均是间壁式换热器，热量通过固体壁面由热流体传递给冷流体。实验原理如图1所示。

冷水顺逆流换向阀门组列管式换热器热水浮子流量计冷水浮子流量计电加热水箱套管式换热器冷水箱热水箱冷水泵板式换热器热水泵

图1 换热器综合实验台原理图

通过测量冷热流体的流量，进出口温度，可以由式（1）~（3）计算换热器的换热量，由式（5）计算换热器的温差，因此可以计算出换热器的传热系数（6），换热器的传热系数综合反映了传热过程的难易程度，表示单位传热温差传热面积下传热过程所传递的热量。另外结合换热器的结构数据，由式（7）~（8）计算冷热流体与管壁的表面传热对流换热系数，进而比较三个环节的热阻相对大小。

实验装置

冷流体是冷水，经转子流量计测量流量，温度计测量进口温度后，进入换热器壳程，换热后在出口处测量其出口温度。热流体是热水，经转子流量计测量流量后，进入加热到一

定温度流入换热器的管程，并在入口处测量其进口温度，在出口处测量其出口温度。

实验方法

1、实验前准备：

（1） 熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能； （2） 打开所要实验的换热器阀门，关闭其它阀门；

（3） 按顺流（或逆流）方式调整冷水换向阀门的开或关；

（4） 向冷-热水箱充水，禁止水泵无水运行（热水泵启动，加热才能供电）。 2、实验操作：

（1） 接通电源；启动热水泵（为了提高热水温升速度，可先不启动冷水泵），并尽可能地调小热水流量到合适的程度； （2） 将加热器开关分别打开（热水泵开关与加热开关已进行连锁，热水泵启动，加热才能供电）；

（3）用巡检仪观测温度（计算机采集带变送输出）。待冷-热流体的温度基本稳定后，既可测读出相应测温点的温度数值，同时测读转子流量计冷-热流体的流量读数；把这些测试结果记录实验数据记录表中。

数据处理

原始数据记录表 热 流 体 编号 1 2 3 4 5 流量 m3／H 温度 ℃ T进 T出 流量 L／H t进 冷 流 体 温度 ℃ t出 计算结果表 序号 1 2 3 4 5 6 Q H (W) ε△t △ tm逆 ℃ K W／m2℃ K W／m2℃ 数据计算：

2. 绘制成曲线：以传热系数为纵坐标，冷水（热水）流速（或流量）为横坐

标绘

制传热性能曲线。

注意事项

1 热流体在热水箱中加热温度不得超过80℃； 2 实验台使用前应加接地线，以保安全。

3 水泵应在一星期要启动一次，以防止水泵因转轮和外壳间隙小而有水垢粘死。

思考题：

1、试比较列管式换热器、套管式换热器、板式换热器的特点及优缺点。 2、根据测试结果和四种换热器的结构特点、换热方式，分析其影响换 热系数的因素。

3、根据测试方法和实验结果，分析产生误差的原因。