1、動力工程學院研究生實驗報告題目：換熱器綜合實驗學號：20121002012姓名：毛娜教師：王宏動力工程學院中心實驗室2013年7月報告內容一實驗背景換熱器在工業生產中是經常使用的設備。熱流體借助于傳熱壁面，將熱量傳 遞給冷流體，以滿足生產工藝的要求。本實驗主要對應用較廣的間壁式換熱器中 的三種換熱：套管式換熱器螺旋板式換熱器和列管式換熱器進行其性能的測試。 其中，對套管式換熱器和螺旋板式換熱器可以進行順流和逆流兩種流動方式的性 能測試，而列管式換熱器只能作一種流動方式的性能測試。通過實驗，主要達到 以下目的：1、 熟悉換熱器性能的測試方法；2、 了解套管式換熱器，螺旋板式換熱器和列管式換熱器的

2、結構特點及其性能 的差別；3、 加深對順流和逆流兩種流動方式換熱器換熱能力差別的認識。二實驗方案（一）實驗裝置實驗裝置簡圖如圖1所示：圖1實驗裝置簡圖1.熱水流量調節閥2.熱水螺旋板、套管、列管啟閉閥門組3.冷水流量計4.換熱器進口壓力表5.數顯溫度計6.琴鍵轉換開關7.電壓表 8.電流表 9.開關組7.熱水浮子流量計10.冷水出口壓力計 11.冷水螺旋板、套管、列管啟閉閥門組12.逆順流轉換閥門組13.冷水流量調節閥換熱器性能試驗的內容主要為測定換熱器的總傳熱系數，對數傳熱溫差和熱 平衡誤差等，并就不同換熱器，不同兩種流動方式，不同工況的傳熱情況和性能 進行比較和分析。本實驗裝置采用冷水可用

3、閥門換向進行順逆流實驗；如工作原理圖2所示換熱形式為熱水一冷水換熱式。熱水加熱采用電加熱方式，冷一熱流體的進出口 溫度采用數顯溫度計，可以通過琴鍵開關來切換測點。注意事項： 熱流體在熱水箱中加熱溫度不得超過 80C； 實驗臺使用前應加接地線，以保安全。1.冷水泵 2.冷水箱 3.冷水浮子流量計 4.冷水順逆流換向閥門組 5.列管式換熱器6.電加熱水箱8.回水箱 9.熱水泵 10.螺旋板式換熱器11.套管式換熱器(二)實驗臺參數1、換熱器換熱面積F:(1) 套管式換熱器：0.45m2(2) 螺旋板式換熱器：0.65 m2(3) 列管式換熱器：1.05 m2圖2換熱器綜合實驗臺原理圖2、電加熱器總

4、功率：9.0KW3、冷、熱水泵：允許工作溫度：80 C；額定流量：3m3/h;揚程：12m；電機電壓：220V; 電機功率：370W。4、轉子流量計型號：型號：LZB-15; 流量：40400升/小時； 允許溫度范圍：0-120 C。(三)實驗步驟1、實驗前準備：(1) 熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理和性能；(2) 打開所要實驗的換熱器閥門，關閉其它閥門；(3) 按順流(或逆流)方式調整冷水換向閥門的開或關；(4) 向冷-熱水箱充水，禁止水泵無水運行(熱水泵啟動，加熱才能供電)。2、實驗操作：(1) 接通電源；啟動熱水泵(為了提高熱水溫升速度，可先不啟動冷水泵) 并調整好合適的流量；(2)

5、調整溫控儀，使其能使加熱水溫控制在 80r以下的某一指定溫度；(3) 將加熱器開關分別打開(熱水泵開關與加熱開關已進行連鎖，熱水泵啟 動，加熱才能供電)；(4) 利用數顯溫度計和溫度測點選擇琴鍵開關按鈕，觀測和檢查換熱器冷 熱流體的進出口溫度。待冷-熱流體的溫度基本穩定后，既可測讀出相應測溫點的 溫度數值，同時測讀轉子流量計冷-熱流體的流量讀數；把這些測試結果記錄在實 驗數據記錄表中；(5) 如需要改變流動方向(順-逆流)的實驗，或需要繪制換熱器傳熱性能曲 線而要求改變工況如改變冷水(熱水)流速(或流量)進行實驗，或需要重復進 行實驗時，都要重新安排實驗，實驗方法與上述實驗基本相同，并記錄下這

6、些實驗的測試數據；(6) 實驗結束后，首先關閉電加熱器開關，5分鐘后切斷全部電源。三數據分析1、實驗數據記錄表環境溫度tn =35 C表1實驗數據記錄表熱流體冷流體進口溫度Ti (C)出口溫度T2 (C)流L量計讀 數 V (l/h)進口溫度 t1 (C)出口溫度t2C )流L量計讀 數 V (l/h)54.552.52004447.55556.852.819440.643.580順 流57.353.31944143.39870.546.517045657171.55317051.267.2104套管式換熱器逆 流73.550.51704869.390熱流體冷流體進口溫度T1 (C)出口溫度T

7、2 (C)流L量計讀 數 V (l/h)進口溫度 t1 (C)出口溫度t2(C )流L量計讀 數 V (l/h)63.1601844950.27565.263.324349.750.585順 流68.863.51804749.86561.642.819540.952.37061.342.925041.253.867列管式 換熱器逆 流60.943.218540.756.680熱流體冷流體進口溫度T1 (C)出口溫度T2 (C)流L量計讀 數 V (l/h)進口溫度 t1 (C)出口溫度t2(C )流L量計讀 數 V (l/h)81.171.814645.446.713576.570.41454

8、5.346.3150順 流77.37114045.547.68078.747.514046.369.88078.34712046.867.290螺旋板式換熱器逆 流80.947.311846.668.61202、數據計算(1)計算公式熱流體換熱量：Q, = gCpT, -T2)W冷流體吸熱量：Q2二m2Cp2(ti “2)W平均換熱量：Q二乩2W對數傳熱溫差:-: T - : Ti- : T - : T?ln(=T2 /=Ti)ln(J / DC 熱平衡誤差:傳熱系數：K =W/(m2 C)Fd式中:Cp1 , Cp2熱、冷流體的定壓比熱J/kg Cmi, m2熱、冷流體的質量流量kg/sT1

9、, T2熱流體的進出口溫度C ti , t2冷流體的進出口溫度C ATi= Ti-t2；T2= T2-tiC F 換熱器的換熱面積m2注意，熱、冷流體的質量流量mi、m2是根據修正后的流量計體積流量讀數 Vi、 V2再換算成的質量流量值。(2)將實驗記錄數據代入上述計算式中進行計算，可分別得到三種換熱器在順流 和逆流情況下的換熱量、熱平衡誤差、對數傳熱溫差及相應的傳熱系數，具體計 算結果如下表所示。環境溫度t0 = 35 C表2計算結果類型順逆流熱流體換熱量 Qi(W)冷流體吸熱量 Q2(W)平均換熱量 Q(W)熱平衡誤差也對數傳熱溫差Ai(C )傳熱系數2K(W/m C)465.56224.

10、05344.800.707.41103.36903.18270.02586.601.0812.43104.85順流903.18262.34582.761.1012.89100.434748.671652.723200.690.973.082310.343660.431936.712798.570.622.872166.29套 管 式逆流4550.812231.183390.990.683.282299.64663.88104.75384.321.4511.8230.97537.3779.14308.261.4914.1120.81列 管 式順流1110.35211.83661.091.3617

11、.4436.11為橫坐標繪制傳熱性能4266.82928.782597.801.284.66530.985353.89982.563168.221.383.91772.17逆流3811.151480.472645.810.883.32759.201580.33204.26892.301.5430.0945.621029.46174.58602.021.4227.5033.68順流1026.55195.53611.041.3627.3934.335083.872188.113635.990.803.841455.654371.572136.903254.230.692.711844.78螺 旋

12、板 式逆流4614.593072.673843.630.404.051461.133、繪制傳性能曲線，并作比較以傳熱系數為縱坐標，冷水（熱水）流速（或流量） 曲線如圖3和圖4所示。冷水流（Lh）圖3順流時三種換熱器性能曲線圖4逆流時三種換熱器性能曲線20608010012014010080T-算管 列誓7-咚盍板式60404、誤差分析對實驗結果進行分析，引起誤差的原因歸納如下：（1）實驗裝置本身引起的系統誤差；（2）測量誤差：實驗中發現冷出口溫度一直沒有辦法維持在一個值上，可能 是測溫器出現了問題，導致各組數據差距較大，得到的數據也有一定的問題，從 而使得最后的K值偏小；流量計的讀數在實驗過程

13、中一直不穩定，可能引起測量 的流量不準確；（3）計算誤差：計算過程中對數據處理采用的方法也會造成一定的誤差，如實驗中未引入傳熱平均溫差修正系數，可能導致最后求得的K值與實際值不符四實驗結論1、 通過實驗我們計算得出了相應的傳熱系數，并繪制出三種換熱器在兩種不 同流動方式下的傳熱性能曲線。但根據傳熱學知識分析，本實驗得到的結果存在 較大的誤差，三種不同的換熱器的換熱性能普遍較低。2、對比兩種流動方式下的傳熱性能，可以發現三種換熱器逆流時換熱效果都比順流時的換熱效果要好，如套管式換熱器，在順流時傳熱系數在100200之間,而逆流時，其傳熱系數在20003000之間。3、 比較三種換熱器，套管式換熱器的傳熱系數最高，其次是螺旋板式換熱器， 而列管式換熱器最低。五改進方案及建議1、對實驗裝置進行改進：（1）溫度測量方面：在測量冷熱水進出口溫度時，溫度讀數一直不停的改變，對計算結果造成誤差；（2）流量測量方面：實驗的不同工況就是通過改變流量實現，但是在某一工況進行中，流量計讀數不能穩定， 一直在降低，這給實驗結果造成了很大的誤差；（3）閥門方面：實驗裝置的閥門過于陳舊，易誤操作，從而引起實驗的不準確，可以改進下實驗裝置閥門，如切 換流體流動方向可考慮用電磁閥等更方便操作的配件。這樣能保證實驗過程更加 順利地進行，以達到減小實驗誤差的目的。2、對