畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選擇換熱設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

1、南華大學(xué)化學(xué)華工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)一、引言在工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，統(tǒng)稱為換熱器。它是化工、煉油、動(dòng)力、原子能和其它許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對(duì)于迅速發(fā)展的化工、煉油等工業(yè)生產(chǎn)來說，換熱器尤為重要。換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用是十分廣泛的，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。換熱器是一種節(jié)能設(shè)備，它即能回收熱能，又需消耗機(jī)械能。因此，度量一個(gè)換熱器性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)是換熱器的傳熱系數(shù)k和流體通過換熱器的阻力損失p。前者反映了回收熱量的能力，后者是消耗機(jī)械能的標(biāo)志。強(qiáng)化傳熱過程是化工生產(chǎn)中對(duì)傳熱過程的經(jīng)常的要求之一。而提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱過程的關(guān)鍵措施之一。因此對(duì)影響總

2、傳熱系數(shù)k的各個(gè)因素的研究非常重要。本課題通過對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)no.2換熱器運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)，使用正交實(shí)驗(yàn)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，得出：換熱器總傳熱系數(shù)與空氣流量、冷水流量成正比，與空氣進(jìn)口溫度成反比的規(guī)律，選出了更優(yōu)的方案，并用傳熱理論給出相關(guān)的解釋。1. 換熱器的應(yīng)用范圍在工業(yè)生產(chǎn)中，為實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備統(tǒng)稱為換熱器。他是化工，煉油，動(dòng)力，原子能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對(duì)于迅速發(fā)展的化工，煉油等工業(yè)生產(chǎn)來說換熱器尤為重要，通常在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的1020%。在石油煉廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的3540%在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程需要

3、，要進(jìn)行個(gè)中不同的 換熱過程：如加熱，能卻，蒸發(fā)和冷凝等。換熱器就是用來進(jìn)行這些熱傳遞過程的設(shè)備，通過它，使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝上的需要。換熱器隨著使用目的的不同可以把他分成為：熱交換器，加熱器，冷卻器，冷凝器，蒸發(fā)器和再沸器等，由于使用的條件不同換熱設(shè)備又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。有時(shí)換熱器作為一個(gè)單獨(dú)的 設(shè)備，有時(shí)則作為某一工藝設(shè)備中的組成部分，如氨合成塔中的下部熱交換器，精餾塔底部的再沸器和頂部的回流冷凝器或分凝器，總之，換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用是十分廣泛的，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。在換熱設(shè)備中，應(yīng)用最廣泛的是管殼式換熱器，他是被當(dāng)作一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換

4、熱器，在許多工業(yè)部門中被大量使用，管殼式結(jié)構(gòu)，它具有選材范圍廣，換熱表面清洗較方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。另一種高效，緊湊式的新型換熱設(shè)備，即板式換熱器，已發(fā)展成為一種重要的化工設(shè)備。它使用的 介質(zhì)相當(dāng)廣泛，從水到高粘度的非牛頓型液體，從含有小直徑固體顆粒的物料到含有纖維的物料均可處理，從生產(chǎn)工藝上說，它可以用做液體的加熱，冷卻，冷凝或蒸發(fā)，單體的氣提，溶液的 濃縮，聚合，脫氣，干燥等，總之，板式換熱器的應(yīng)用場(chǎng)合很廣，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，近年來，發(fā)展了一些新的換熱設(shè)備，如板翅式換熱器，螺旋板換熱器，傘板式換熱器，板殼式換熱器等從以上介紹，在化工生產(chǎn)中所使用的換熱器種類和

5、形式很多的，但完善的換熱設(shè)備至少應(yīng)滿足下列幾種因素：1保證達(dá)到工藝所規(guī)定的換熱條件，2強(qiáng)度足夠幾結(jié)構(gòu)可靠3便于制造，安裝和檢修4經(jīng)濟(jì)上要合理在過程工業(yè)中，換熱器是如此的重要并如此廣泛的用應(yīng)，一直于題目的設(shè)計(jì)已經(jīng)得到高度的發(fā)展。以有的換熱器的規(guī)格詳細(xì)的概括了材料，制造方法，設(shè)計(jì)技術(shù)和尺寸/絕大多數(shù)的換熱器是液液換熱器，但在換熱器中也可以處理氣體和不冷凝的蒸汽。對(duì)于在少量管子中不能穩(wěn)定控制的流速的情況，簡(jiǎn)單的套管式換熱器不合適。如果幾個(gè)套管并行使用，外側(cè)管子所需金屬的重量非常大，而套管式結(jié)構(gòu)中將一個(gè)外殼作為許多管子使用，故殼管式 顯得更經(jīng)濟(jì)。因?yàn)閾Q熱器有一個(gè)殼程和一個(gè)管程，所以被稱為1-1式換熱器

6、。換熱器中殼程和管程的傳熱系數(shù)具有相當(dāng)?shù)闹匾?，兩者必須都大，才能得到一個(gè)滿意的總傳熱系數(shù)。殼程液體和管程液體的流速和湍動(dòng)同樣重要。為了反之管子古代板的強(qiáng)度減弱，管子之間必須有一個(gè)罪行距離，而且管子防止過密以致管外側(cè)即殼程的通道面積以及管內(nèi)即管程的通道面積一樣少是不可能的。如果兩股物流有相當(dāng)?shù)牧髁?，殼程的流速就?huì)比管程的少。因此，在管內(nèi)防止擋板以減少殼程液體的流動(dòng)的截面積，迫使也是垂直的流過而不是平行的流過管束。這種流動(dòng)產(chǎn)生的附加湍動(dòng)進(jìn)一步提高了殼程的傳熱系數(shù)。1-1型換熱器有一些局限性。而多程換熱器實(shí)現(xiàn)了高；流速，短管子以及對(duì)膨脹問題的更滿意的解決方法。多程換熱器降低了流體的流通截面積，提高

7、了流速，從而導(dǎo)致傳熱系數(shù)的相應(yīng)提高。其缺點(diǎn)有:（1）換熱器這種稍微復(fù)雜些，（2）高流速和重復(fù)的出入口損失導(dǎo)致通過設(shè)備的摩擦損失增加。在多程換熱器中采用偶數(shù)的管程。而殼程可以是單程的可多程的。常用的設(shè)備是1-2型平行逆流換熱器，其中殼程液體通過一個(gè)殼程而管程液體流過一個(gè)或多個(gè)管程。1-2型換熱器也有一個(gè)重要的缺點(diǎn)。由于采用是平行流動(dòng)，故這種換熱器不能將一路流體的出口溫度接近于另一路流體的入口溫度。換句話說，1=2型換熱器的熱回收率必然很差。較好的熱回收率可在2-4型換熱器中實(shí)現(xiàn)。這類換熱器有兩個(gè)殼程和四個(gè)管程。相對(duì)于只有兩個(gè)管程的-2型換熱器，在同樣流量下操作，2-4型換熱器有比較高的流速和比較

8、大的總傳熱系數(shù)。對(duì)于低于大約20大氣壓的中低壓下的流體間的換熱，板式換熱器可以和殼管式換熱器向媲美，特別是當(dāng)需要采用防腐蝕材料時(shí)。通常帶有波紋免得金屬板用框架支撐，熱流體通過間隔的板間，與相鄰板間的冷流體進(jìn)行熱交換。板可以輕易拆開進(jìn)行清洗。通過增加板數(shù)可以簡(jiǎn)單的提供附加的傳熱面積。和殼管式換熱器不同，板式換熱器可以用于多股流的換熱目的，例如幾個(gè)不同的流體分別流過換熱器的不同部分而且相互之間保持距離。板式換熱器對(duì)于粘稠的流體相對(duì)更有效。換熱器類型很多，特點(diǎn)不一，在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用,且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有重要的地位。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的利用

9、、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，對(duì)換熱器的要求日益強(qiáng)烈。特別是對(duì)換熱器的研究顯得更重要。2. 換熱器的分類（一）按作用原理和實(shí)現(xiàn)傳熱的方式分類（1）混合式換熱器 它是實(shí)現(xiàn)兩種流體的直接接觸與混合的作用來進(jìn)行熱量交換的。為了獲得大量的接觸面積，可在設(shè)備中放置擱柵或填料，有時(shí)還把液體噴成液滴。（2）蓄熱式換熱器 它是讓兩種溫度不同的流體輪流通過同一種固體填料的表面，使填料相應(yīng)的被加熱和被冷卻，而進(jìn)行熱體和冷流體之間的熱量傳遞。為了過程連續(xù)，這種換熱器都是成對(duì)使用。生產(chǎn)中熱，冷流體會(huì)有少量混合。（3）間壁式換熱器 它是利用一種固體壁面將進(jìn)行熱交換的兩種流體隔開，使它們通過壁面進(jìn)行傳熱。這類換熱器應(yīng)用最為

10、廣泛。（二）按使用目的分類（1）冷卻器 冷卻工藝物流的設(shè)備。一般冷卻劑多采用水。若冷卻溫度低時(shí)，可采用氨或者氟利昂為冷卻劑。（2）加熱器 加熱工藝物流的設(shè)備。一般采用水蒸氣，熱水和煙道氣等作為加熱介質(zhì)，當(dāng)溫度要求高時(shí)可采用導(dǎo)熱油，熔鹽等作為加熱介質(zhì)。（3）在沸器 用于蒸餾塔底汽化物料的設(shè)備。（4）冷凝器 將氣態(tài)物料冷凝變成液態(tài)物料的設(shè)備。（5）蒸發(fā)器 專門用于蒸發(fā)溶液中的水分或者溶劑的設(shè)備。（6）過熱器 對(duì)飽和蒸汽再加熱升溫的設(shè)備。（7）廢熱鍋爐 由工藝的高溫物流或者廢氣中回收起熱量而發(fā)生蒸汽的設(shè)備。（三）按傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)分類（1）蛇管式換熱器（2）套管式換熱器（3）殼管式（列管式）換熱器

11、：這類換熱器又可分為固定管板式，u形管式和浮頭式等。（4）螺旋板換熱器（5）板式換熱器（6）傘板式換熱器（7）板翅式換熱器（8）板殼試換熱器（四）按所用換熱器材料分類一般可把換熱器分成金屬材料和非金屬材料兩類（五）其他形式的換熱器這類換熱器一般都是 為了滿足某些特殊要求而出現(xiàn)的，有些還處于發(fā)展階段，其中比較成熟的，如回轉(zhuǎn)式換熱器和熱管等。注：1. 在本次課題論文中，除溫度以單位以外，其余如未標(biāo)明均采用國(guó)際單位制。 2. 在本次課題論文中，各公式符號(hào)如未詳細(xì)標(biāo)明，請(qǐng)參考附錄中符號(hào)約定。二、 課題設(shè)計(jì)原理（一）、換熱器原理在工業(yè)生產(chǎn)中換熱器是一種經(jīng)常使用的換熱設(shè)備。它是由多個(gè)傳熱元件（如列管換熱器

12、的管束）組成。冷、熱流體借助于換熱器中的傳熱元件進(jìn)行熱量交換而達(dá)到加熱或者冷卻任務(wù)。由于傳熱元件的結(jié)構(gòu)形式繁多，由此構(gòu)成的各種換熱器之性能差異頗大。為了合理的選用或設(shè)計(jì)換熱器，對(duì)他們的性能應(yīng)該要充分的了解。除了文獻(xiàn)資料以外，實(shí)驗(yàn)測(cè)定換熱器的性能是重要途徑之一。換熱器是一種節(jié)能設(shè)備，它即能回收熱能，又需消耗機(jī)械能。因此，度量一個(gè)換熱器性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)是換熱器的傳熱系數(shù)k和流體通過換熱器的阻力損失p。前者反映了回收熱量的能力，后者是消耗機(jī)械能的標(biāo)志。傳熱系數(shù)k和傳熱量q是換熱器最關(guān)鍵的參數(shù)。換熱器中的總傳熱系數(shù)k值主要取決于流體的物性、傳熱過程的操作條件及換熱器的類型等，因而k值變化范圍很大。 溫差

13、校正系數(shù)t恒小于1,這是由于在列管換熱器內(nèi)增設(shè)了折流擋板及采用多管程，使得換熱的冷、熱流體在換熱器內(nèi)呈折流或錯(cuò)流，導(dǎo)致實(shí)際平均傳熱溫差恒低于純逆流時(shí)的平均傳熱溫差。當(dāng)t值小于0.8時(shí)，則傳熱效率低，經(jīng)濟(jì)上不合理，操作不穩(wěn)定?？倐鳠嵯禂?shù)，又稱傳熱系數(shù)，是表征換熱器換熱性能的重要參數(shù)。對(duì)影響換熱器總傳熱系數(shù)大小的各個(gè)參數(shù)的研究有著很重要的經(jīng)濟(jì)意義！（二）、正交實(shí)驗(yàn)原理正交實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)概念：因素：在試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有影響的各種原因稱為因素。水平：因素變化的各種狀態(tài)叫做因素的水平。安排試驗(yàn)方案的步驟第一步：明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo)； 第二步：挑因素選水平；第三步：選用正交表 ；第四步：表頭設(shè)計(jì)；第五

14、步：列出試驗(yàn)方案；用正交試驗(yàn)法安排試驗(yàn)，需要用一類事先已排好的表格，這類表格叫做正交表，由于我們考慮的是三因素三水平的換熱器的傳熱量，所以采用l9（34）正交表， 三因素三水平正交表設(shè)計(jì)如下：實(shí)驗(yàn)編號(hào)進(jìn)氣流量（a）進(jìn)氣溫度（b）冷水流量（b）111121223133421252236231731383219332正交實(shí)驗(yàn)處理步驟：1第一步：填寫試驗(yàn)結(jié)果，找出試驗(yàn)中結(jié)果最好的一個(gè)；并計(jì)算指標(biāo)總和2第二步：計(jì)算各列的k、m和r. 3第三步：作因素與指標(biāo)的關(guān)系圖。 4第四步：比較各因素的極差r,排出因素的主次順序（r越大的因素越重要） 5第五步；選取較好的水平組合6第六步：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三、 實(shí)驗(yàn)部分（一

15、）、實(shí)驗(yàn)原理 本次實(shí)驗(yàn)的總體原理是：首先分析可能會(huì)對(duì)總傳熱系數(shù)k值產(chǎn)生較大影響的因素，再利用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)恰當(dāng)因素水平，通過對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)no.2號(hào)換熱器的數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，計(jì)算出總傳熱系數(shù)k值，然后利用正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行極差分析，分析出各因素對(duì)總傳熱系數(shù)k值的影響趨勢(shì)及規(guī)律及因素間的主次關(guān)系，給出相應(yīng)的理論解釋及實(shí)際生產(chǎn)中的建議。1. 關(guān)于空氣濕度h：在計(jì)量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度，rh表示?？傃灾礆怏w中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。（1.）空氣濕度的表示方法一般常用絕對(duì)濕

16、度、相對(duì)濕度和飽和差三種不同量度方法來表示空氣濕度。1.）絕對(duì)濕度（absolute humidity）指每立方米空氣中所含水汽的克數(shù)。通常用水汽壓大小來表示，其單位為百帕或毫米。絕對(duì)濕度大，空氣比較潮濕；絕對(duì)濕度小，空氣比較干燥。在一定溫度下，空氣中的水汽含量有一個(gè)最大的限度，達(dá)到這個(gè)限度時(shí)的水汽壓，叫飽和水汽壓。飽和水汽壓隨著空氣溫度的升高而迅速變大。 但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即絕對(duì)濕度發(fā)生變化。2.）相對(duì)濕度（relative humidity）指空氣中的實(shí)際水汽壓（即絕對(duì)濕度）與當(dāng)時(shí)溫度下飽和水汽壓的百分比。相對(duì)濕度是個(gè)百分?jǐn)?shù)，沒有單位。相對(duì)濕

17、度小，說明當(dāng)時(shí)的空氣遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和狀態(tài)，空氣高燥；相對(duì)濕度大，表明接近飽和，空氣潮濕。這種表示方法，便于對(duì)不同溫度下的濕度進(jìn)行比較，其用途廣泛，農(nóng)業(yè)上用此方法表示空氣濕度，是我們介紹和掌握的重點(diǎn)。氣體中的水蒸氣壓（e）與其氣體的飽和水蒸氣壓（s）的比用百分比表示。表示rh=e/es100%但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。 3.）飽和差指當(dāng)時(shí)溫度下的飽和水汽壓與空氣中實(shí)際水汽壓之間的差值。飽和差越小，說明空氣越潮濕，飽和差越大說明空氣越干燥。 以上三種表示濕度的量值，都可以用儀器測(cè)定和查算出來。（2.）空氣濕度的測(cè)定方法1.）用干濕球溫度表測(cè)定空氣濕度干濕球溫度

18、表是測(cè)定空氣濕度的基本儀器和主要方法之一。它是由兩支大小、形狀完全相同的溫度表組成，這兩支溫度表分別垂直安裝在一個(gè)特定的環(huán)境（即百葉箱）中的架子上，其中一支用來測(cè)定空氣溫度，稱作“干球溫度表”，另一支球部包一塊濕紗布，稱作“濕球溫度表”，紗布下端伸入水杯內(nèi)。當(dāng)空氣中的水汽不是飽和狀態(tài)時(shí)，濕球水分不斷蒸發(fā)，消耗熱量，使?jié)袂驕囟缺斫禍?。這樣干、濕球溫度表之間形成了一定的溫差?？諝庵械臐穸仍叫?，濕球蒸發(fā)越快，濕球溫度下降越多，干濕球差值也越大。反之相反。知道了干濕球溫度表的讀數(shù)，用專門查算濕度的氣象常用表1號(hào)，就可以查出絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和飽和差。要使測(cè)得的濕度準(zhǔn)確，首先要處理好濕球溫度表。包扎濕球

19、溫度表用的紗布吸濕性能要好，并應(yīng)保持紗布的清潔。濕球紗布應(yīng)每周更換一次。更換時(shí)，將事先準(zhǔn)備好的紗布放在干凈的水中浸濕，然后把一端緊包在水銀球表面（不能有皺褶），紗布在球部的重疊部分不能超過球部面積的四分之一。包好后用紗布分別把球部上面和下面的紗布扎好，注意要使紗布緊貼球部，紗布另一端下垂放入水中，杯口離球部約三厘米。水杯內(nèi)最好放蒸餾水，也可用經(jīng)過過濾的清潔雨水或無沉淀物的涼開水，但不能用井水和泉水。水杯添水時(shí)間不能遲于觀測(cè)前半小時(shí)。觀測(cè)時(shí)，眼睛和水銀柱頂端齊平，先讀干球，后讀濕球；先讀小數(shù)，后讀整數(shù)。記錄下數(shù)據(jù)后，回室內(nèi)進(jìn)行器差訂正和濕度查算。對(duì)水蒸氣-空氣系統(tǒng)，濕球溫度與絕熱飽和溫度近似相等

20、。干球溫度t，濕球溫度，露點(diǎn)溫度。因此可以通過濕空氣的h-i圖（見附錄）查出干、濕球溫度所對(duì)應(yīng)的空氣濕度！2. 關(guān)于濕空氣的焓值i及i：濕空氣中1絕干空氣的焓與其所帶的h水氣的焓之和稱為濕空氣的焓，即有：i= ig +hivi 濕空氣的焓，kj/kg絕干氣；ig 絕干空氣的焓，kj/kg絕干氣；iv 水氣的焓，kj/kg絕干氣。h濕空氣的濕度，kg水氣/kg絕干氣。在化工原理上冊(cè)緒論中曾指出焓是相對(duì)值，計(jì)算必須規(guī)定基溫和基準(zhǔn)狀態(tài)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，以0為基準(zhǔn)，且規(guī)定在0時(shí)絕干空氣與液態(tài)水的焓值均為0。在以為的計(jì)算中都采用這種規(guī)定。根絕焓的定義，對(duì)溫度t,濕度h的濕空氣可寫出焓的計(jì)算式為：i=cg

21、(t-0)+h cv (t-0)+h r0 或者：i=（cg - h cv）t+h r0 式中r0 =0時(shí)水的汽化熱，r0 =0.2490kj/kg。故：i=（1.01+1.88h）t+2490h。i為出口濕空氣的焓值與進(jìn)口濕空氣的焓值之差，即i= i2 i1 。3. 關(guān)于總傳熱量q：本次實(shí)驗(yàn)熱損失忽略不計(jì)，固可用如下公式來計(jì)算總傳熱量：q=lil為干空氣的質(zhì)量流量（注：本次實(shí)驗(yàn)原始記錄的空氣流量數(shù)據(jù)為體積流量，在實(shí)驗(yàn)處理中體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量的操作在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成立程序中自動(dòng)完成）。體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量的過程如下： 本次實(shí)驗(yàn)中空氣做為濕空氣處理，在濕空氣中水分所占的體積忽略不計(jì)，即把濕空氣的

22、體積當(dāng)成是干空氣的體積，又由附錄中干空氣的物理性質(zhì)表可查出：各進(jìn)氣溫度水平下的干空氣對(duì)于的密度，由=mv，得出m=v；所以可完成空氣體積流量到質(zhì)量流量的轉(zhuǎn)換，4. 關(guān)于總傳熱系數(shù)k： 總傳熱系數(shù)，在新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里又稱傳熱系數(shù)，單位是w/（），它是表征換熱器換熱性能的重要參數(shù)。對(duì)影響換熱器總傳熱系數(shù)大小的各個(gè)參數(shù)的研究有著很重要的經(jīng)濟(jì)意義！一、 傳熱速率微分方程（平均溫度差法）通過換熱器中任一微元面積ds的間壁兩側(cè)流體的傳熱速率方程，可以仿照對(duì)流傳熱速率方程寫出，即dq=k（t-t）ds=ktds（4-34）式中k局部傳熱系數(shù)，w/（）；t換熱器任一截面上熱流體的平均溫度，；t換熱器的任一截面撒

23、謊能夠冷流體的平均溫度，。式（4-34） 為總傳熱系數(shù)速率微分方程式，也是總傳熱系數(shù)的定義式，表明總傳熱系數(shù)在數(shù)值上等于單位溫度差下的總傳熱通量?？倐鳠嵯禂?shù)k和對(duì)流傳熱系數(shù)的單位完全一樣，但是應(yīng)注意其中溫度差所代表的區(qū)域并不相同?？倐鳠嵯禂?shù)的倒數(shù)1/k代表間壁兩側(cè)流體傳熱的總熱阻。應(yīng)指出，總傳熱系數(shù)必須和所選擇的傳熱面積相對(duì)應(yīng)，所選擇的傳熱面積不同，總傳熱系數(shù)的數(shù)值也不同。 式4-34是總傳熱速率的微分方程式，積分后才有實(shí)際意義。積分結(jié)果是用平均溫度差代替局部溫度差。為此必須考慮兩流體在換熱器的溫度變化情況以及流體的流動(dòng)方向。為了積分式4-34，應(yīng)做以下簡(jiǎn)化假定：（1）傳熱為定態(tài)操作過程。（2

24、）兩流體的比熱容均為常量（可取為換熱器進(jìn)、出口下的平均值）。（3）總傳熱系數(shù)k為常量，即k值不隨換熱器的管長(zhǎng)而變化。（4）換熱器的熱損失可忽略。 恒溫傳熱時(shí)的平均溫度差換熱器的間壁兩側(cè)流體均有相變化時(shí)，例如蒸發(fā)器中，飽和爭(zhēng)氣和沸騰液體間的傳熱就是恒溫傳熱。此時(shí)，冷、熱流體的溫度均不沿管長(zhǎng)變化，兩者間溫度差會(huì)處處相等，即t=t-t。流體的流動(dòng)方向?qū)也無影響。因此根據(jù)前述假定（3），積分式4-34可得q=ks（t-t）=kst(4-43)二、 變溫傳熱時(shí)的平均溫度差 變溫傳熱時(shí)，若兩流體的相互流向不同，則對(duì)溫度差的影響也不相同，故應(yīng)予以分別討論。（一） 逆流和并流時(shí)的平均溫度差在換熱器中，兩流體

25、若以相反的方向流動(dòng)，稱為逆流；若以相同的時(shí)候流動(dòng)稱為并流，如圖4-16所示。由圖可見，溫度差是沿管長(zhǎng)而變化的，故需求出平均溫度差。下面以逆流為例，推導(dǎo)出計(jì)算平均溫度差的通式。圖4-16 變溫傳熱時(shí)的溫度差變化t=(4-45)上式中的t稱為對(duì)數(shù)平均溫度差，其形式與第一節(jié)中所述的對(duì)數(shù)平均半徑相同。同理，在工程計(jì)算中，當(dāng)/2時(shí)，可用算術(shù)平均溫度差代替對(duì)數(shù)平均溫度差，其誤差不大。在應(yīng)用式4-45時(shí)，取換熱器兩端的t中數(shù)值大者為，小者為，這樣計(jì)算t較為簡(jiǎn)便。（二） 錯(cuò)流和折流時(shí)的平均溫度差大多數(shù)列管換熱器中，兩流體并非做簡(jiǎn)單的并流和逆流，而是比較復(fù)雜的多程流動(dòng)如圖4-18所示。在圖（a）中流體的流向互相

26、垂直，稱為錯(cuò)流；在圖（b）中，一流體只沿一個(gè)方向流動(dòng)，而另一流體反復(fù)折流，稱為簡(jiǎn)單折流。若兩流體均做折流，或即有折流又有錯(cuò)流，則稱為復(fù)雜折流。 對(duì)于錯(cuò)流和折流時(shí)的平均溫度差，可才用安德伍德（underwood）和鮑曼（bowman）提出的圖算法。該法是先按逆流時(shí)計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫度差，再乘以考慮流動(dòng)方向的校正因素。即t=t tm（4-46）式中tm按逆流計(jì)算的對(duì)數(shù)平均溫度差，；t溫度校正系數(shù)，無因次。溫度校正系數(shù)t 與冷熱流體的溫度變化有關(guān)，是p和r兩因數(shù)的函數(shù)，即 t =f(p,r)式中r= p=溫度差校正系數(shù)t 值可根據(jù)p和r兩因數(shù)從圖4-19中的相應(yīng)的圖中查得。圖4-19（a）、（b）、（c

27、）及（d）分別適用于殼程為一、二、三、及四程，每個(gè)單殼程內(nèi)的管程可以是2、4、6或8程。圖4-20適用于錯(cuò)流換熱器。對(duì)于其它流向的t 值可查手冊(cè)或其他傳熱書籍。 由圖4-19及圖4-20可見，t 值恒小于1，這是由于各種復(fù)雜流動(dòng)中同時(shí)存在逆流和并流的緣故。因此它們的t 比純逆流的為小。通常在換熱器設(shè)計(jì)中規(guī)定t 值不應(yīng)小于0.8，若低于此值，則應(yīng)考慮增加殼程方程數(shù)，或?qū)⒍嗯_(tái)換熱器串聯(lián)使用，使傳熱過程更接近于逆流。若在t 圖上找不到某種p、r的組合，說明此種換熱器達(dá)不到規(guī)定的傳熱要求，因而需改用其它流向的換熱器。應(yīng)予指出，溫度差校正系數(shù)圖是基于以下假定作出的：（1）殼程任一截面上流體溫度均一致。（

28、2）管方各程傳熱面積相等。注：以下為圖五副！（3）中傳熱系數(shù)k和流體比熱容為常數(shù)。（4）流體無相變化。（5）換熱器熱損失可忽略不計(jì)。對(duì)于1-2型（殼方單程，管方雙程）換熱器，t 可用以下式計(jì)算，即t=()/() （二）、 正交因素水平設(shè)定本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際存在的因素有三個(gè)，即空氣流量，冷水流量，空氣進(jìn)口溫度。各因素的水平值設(shè)定：試驗(yàn)之前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，確定這次試驗(yàn)主要解決哪一個(gè)或哪幾個(gè)問題。針對(duì)一個(gè)或幾個(gè)問題確定相應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)指標(biāo)定了以后，就可著手分析影響這幾個(gè)指標(biāo)的各種因素。排除那些對(duì)指標(biāo)影響不大，或已經(jīng)掌握得較好的因素（即讓它們固定在適當(dāng)?shù)乃缴希?，挑選那些對(duì)指標(biāo)可能影響較大，但又沒有

29、把握的因素來進(jìn)行考察，這里要通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)定在改變進(jìn)氣流量，進(jìn)氣溫度，冷水流量的情況下對(duì)傳熱量的影響，以確定最佳的操作水平，由此可知道三個(gè)因素，三個(gè)因素的水平就需要考慮實(shí)際情況，由于進(jìn)氣流量可控范圍是在025，而進(jìn)氣溫度為0200，冷水流量為1001000，因此可選擇的水平就初步確定了范圍，又由于考慮到設(shè)備不能過熱，所以溫度不高于150，同時(shí)也要和外界有一定的溫差，也就不能低于60，實(shí)際中，當(dāng)進(jìn)氣流量比較低，水流量大，進(jìn)氣溫度也比較低時(shí)，傳熱效果甚微，難以測(cè)定，所以水的流量不高于600，同時(shí)，通過幾次初步的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)，確定了實(shí)驗(yàn)的因素水平如下表所列：水平 因素進(jìn)氣流量/h（a）進(jìn)氣溫度（b）冷水流

30、量l/h（c）水平11590100水平220120200水平325150300正交表格設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1 安排實(shí)驗(yàn)方案的步驟：(1).明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。求總傳熱系數(shù)最大值時(shí)的各因素水平值。 (2). 挑因素選水平：指標(biāo)：在實(shí)驗(yàn)中用來考核實(shí)驗(yàn)效果的量稱為指標(biāo)。指標(biāo)分為定性指標(biāo)和定量指標(biāo)。 本次實(shí)驗(yàn)指標(biāo)為定量指標(biāo)：總傳熱系數(shù)的值（最大）。因素：在實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有影響的各種原因稱為因素。本次實(shí)驗(yàn)所考慮的主要因素為三個(gè)：空氣流量、空氣進(jìn)口溫度、冷水流量。水平：因素變化的各種狀態(tài)叫做因素的水平。注：本次實(shí)驗(yàn)初步考慮各因素都設(shè)置為三水平。（由本次實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況決定：1. 本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)

31、驗(yàn)室二號(hào)設(shè)備。本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的處理量。） 水平因素a（空氣流量/h）b（進(jìn)氣溫度）c（冷水流量l/h）115901002201202003251503002. 選用正交表格：正交實(shí)驗(yàn)表：由于本次實(shí)驗(yàn)是三因素三水平。故選用l9（34）正交實(shí)驗(yàn)表。3. 表頭設(shè)計(jì)：因素空氣流量a(/h)進(jìn)氣溫度b()冷水流量c(l/h)列號(hào)123 4. 列出實(shí)驗(yàn)方案表：列號(hào)實(shí)驗(yàn)號(hào)abct2t1t2111121223133421252236231731283219332（三）、實(shí)驗(yàn)步驟本次實(shí)驗(yàn)步驟分為以下幾步：1. 設(shè)計(jì)正交因素水平及實(shí)驗(yàn)方案表2. 記錄干、濕球溫度3. 設(shè)備預(yù)熱打開冷水閥，調(diào)節(jié)冷水流量，使有一定冷

32、水流過換熱器，最好控制在400l/h。接通電源，打開熱空氣閥，并調(diào)節(jié)空氣流量在一定流量，最好為15l/h。按下?lián)Q熱器綠色按鈕，把溫度控制在60。（注：本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)口空氣溫度最低水平是90，由于換熱器由低溫升高溫容易，而高溫降到低溫較難，為節(jié)省時(shí)間，預(yù)熱溫度不能超過90，并且所有實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)際安排順序以進(jìn)口空氣溫度由低到高為準(zhǔn)。）4. 開始實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù) 分別把冷水流量，空氣流量和空氣進(jìn)口溫度調(diào)節(jié)在預(yù)先設(shè)定的水平，并使之穩(wěn)定。等足夠時(shí)間，使得電子顯示的冷水出口溫度，熱空氣出口溫度穩(wěn)定下來時(shí)，進(jìn)行讀數(shù)，記錄下此時(shí)的空氣出口溫度，冷水進(jìn)，出口溫度。重復(fù)步驟4，完成所有實(shí)驗(yàn)方案。5. 關(guān)閉換熱器（先關(guān)加

33、熱器，再關(guān)氣，最后關(guān)水，使換熱氣充分冷卻）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先按換熱器上紅色按鈕，切斷電源，再關(guān)掉熱空氣閥。把冷水流量打到最大，讓他持續(xù)3-5分鐘，直到把換熱器的溫度降下來以及把管內(nèi)的熱空氣排盡，再關(guān)閉冷水閥。6. 填寫實(shí)驗(yàn)室儀器使用記錄7. 整理實(shí)驗(yàn)室，一切恢復(fù)原狀后退出實(shí)驗(yàn)室，關(guān)門，交還實(shí)驗(yàn)室鑰匙。（四）、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)安排，按照預(yù)先設(shè)定的水平，先從溫度低的開始，最后才是溫度最高的實(shí)驗(yàn)，如果從高溫開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)使換熱器的溫度難以降下來，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，甚至讀取虛假數(shù)據(jù)2 數(shù)據(jù)讀取，換熱器數(shù)顯不斷變化，特別是進(jìn)口溫度常有1左右的波動(dòng)，讀數(shù)時(shí)，要盡量當(dāng)他的值顯示為預(yù)先設(shè)定值時(shí)讀數(shù)，同時(shí)，冷水的溫

34、度也有小量波動(dòng)，因此，也要盡量延長(zhǎng)讀數(shù)時(shí)間，盡量是傳熱達(dá)到穩(wěn)定才讀數(shù)；3 水平設(shè)定，由于空氣傳熱效果差，因此，要盡量把冷水流量控制小，如果過大，傳熱效果很不明顯，冷水溫度變化甚微，時(shí)間過長(zhǎng)，根本讀不到想要的數(shù)據(jù)安全問題，小心觸電，另外，當(dāng)溫度調(diào)到很高時(shí)，比如150度時(shí)，別用手去觸摸管壁，避免被燙傷，因?yàn)楫?dāng)氣體溫度很高時(shí)，管也隨著升溫。四、 數(shù)據(jù)處理（一）、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)本次實(shí)驗(yàn)設(shè)備no.2換熱器的總傳熱面積s=0.178?？諝鉂穸扔涗洈?shù)據(jù)：干球溫度：24.0，濕球溫度：20.1，所以查表（見附錄）可的：空氣濕度h=0.015 （kg水氣/kg絕干氣）。實(shí)驗(yàn)號(hào)1空氣流量/h2進(jìn)氣溫度3冷水流量l

35、/h出氣溫度進(jìn)水溫度出水溫度1159010037.123.625.521512020041.222.723.931515030045.421.822.84209020038.038.024.552012030042.522.423.462015010050.321.726.37259030038.738.723.682512010047.022.126.492515020050.821.524.2（二）、 實(shí)驗(yàn)處理公式及處理過程單個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（使用實(shí)驗(yàn)處理程序求出各個(gè)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)于的k值）處理詳細(xì)過程如下：1. 由干、濕求溫度查濕空氣的h-i表（見附錄）可得出對(duì)應(yīng)的空氣濕度。2. 計(jì)算出口、進(jìn)

36、口濕空氣焓值之差：i=（1.01+1.88h）（t2 t1）3. 計(jì)算絕干空氣質(zhì)量流量l：先查表查出各進(jìn)氣溫度水平下絕干空氣對(duì)應(yīng)的空氣密度，再由m =v計(jì)算出各進(jìn)氣溫度水平下絕干空氣質(zhì)量流量l。4. 計(jì)算總傳熱量q：q=li5. 計(jì)算逆流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫度差tm：tm=(t2 -t1)/(t2/t1) 6. 計(jì)算校正系數(shù)t ： r= p=t=()/()溫差校正系數(shù)t恒小于1,這是由于在列管換熱器內(nèi)增設(shè)了折流擋板及采用多管程，使得換熱的冷、熱流體在換熱器內(nèi)呈折流或錯(cuò)流，導(dǎo)致實(shí)際平均傳熱溫差恒低于純逆流時(shí)的平均傳熱溫差。當(dāng)t值小于0.8時(shí)，則傳熱效率低，經(jīng)濟(jì)上不合理，操作不穩(wěn)定。7.計(jì)算錯(cuò)流折流時(shí)的對(duì)

37、數(shù)平均溫度差tm ：tm=ttm 8. 計(jì)算總傳熱系數(shù)k：k=q/(stm)經(jīng)過以上八步處理以后得出如下結(jié)果：實(shí)驗(yàn)號(hào)1空氣流量/h2進(jìn)氣溫度3冷水流量l/h傳熱系數(shù)w/（）1159010039.0263621512020036.8146331515030034.698114209020048.7540152012030046.5650362015010042.410987259030057.5168682512010052.3085392515020051.2451同時(shí)列出供復(fù)核的中間參數(shù)表如下：實(shí)驗(yàn)號(hào)1234567890.9720.8980.8350.9720.8980.8350.9720.

38、8980.835l14.817.9620.87514.817.9620.87514.817.9620.87532.609247.098361.214233.910148.730564.938935.330151.881866.2272p0.02860.01230.00780.01650.01020.03580.01190.04390.0210r27.842165.6667104.900047.272777.500021.673964.124916.976736.74070.98190.99180.99460.99060.99380.97950.99390.97840.988632.019446

39、.712460.883333.592948.429163.605135.114550.762465.470354.920881.8102108.907253.986480.4605103.508553.259775.7886102.9894q222.4292306.1063378.9062291.5266401.4085480.1646359.5027472.6262597.1957注：以上表格中的參數(shù)符號(hào)意義及單位如下：干空氣密度，kg/; l：空氣的質(zhì)量流量，kg/h; ： 逆流時(shí)的冷熱流通對(duì)數(shù)平均溫度差，；p 與r：是對(duì)數(shù)平均溫度差校正系數(shù)的兩個(gè)因數(shù)，具體定義為r= p=； ：溫度差校正

40、系數(shù)，無因次；錯(cuò)流和折流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫度差，：出口、進(jìn)口濕空氣焓值之差，kg/kg絕干氣； q：總傳熱量，j/s。（三）、 實(shí)驗(yàn)處理程序（c語言）#include stdio.h#include conio.h#include math.h /*定義濕度h 和傳熱面積s變量*/ float h; /*定義空氣濕度*/ float s=0.178; /*總傳熱面積*/ float gasflow; /*空氣流量*/ float gasintem; /*進(jìn)氣溫度*/ float gasouttem; /*出氣溫度*/ float waterintem; /*進(jìn)水溫度*/ float waterout

41、tem; /*出水溫度*/ float gasdensity; /*空氣密度*/ float valueq; /*q值*/ float valuek; /*k值*/ float qdt; /*校正系數(shù)*/ float dtm;float qn(float h,float t2,float t1) /*計(jì)算i2-i1*/ float di; di=1.01+1.88*h; di=di*(t2-t1); di=fabs(di); printf(the di is %f !n,di); return(di);void q() /*計(jì)算傳熱量*/ float gt1,gt2,q; gt2=gasout

42、tem; gt1=gasintem; q=qn(h,gt2,gt1) ; q=gasflow*gasdensity*q; /*kj/h*/ valueq=q/3.6; /*轉(zhuǎn)換為si單位制j/s*/void qdt() /*計(jì)算校正系數(shù)*/ float p,r,wt1,wt2,dt1,dt2,gt1,gt2,qdt,v,y; gt2=gasouttem; gt1=gasintem; wt2=waterouttem; wt1=waterintem; p=(wt2-wt1)/(gt1-wt1); printf(the p is %f !n,p); r=(gt1-gt2)/(wt2-wt1); pr

43、intf(the r is %f !n,r); v=fabs(1-p)/(1-p*r); y=fabs(2/p)-1-r+sqrt(r*r+1)/(2/p)-1-r-sqrt(r*r+1); qdt=sqrt(r*r+1)/(r-1); qdt=qdt*log(v); qdt=qdt/(log(y) ; qdt=qdt; printf(the qdt is %f !n,qdt);void dtm() /*計(jì)算逆流情況時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差*/ float wt1,wt2,dt1,dt2,gt1,gt2,dtm,z,b; gt2=gasouttem; gt1=gasintem; wt2=watero

44、uttem; wt1=waterintem; dt1=fabs(gt2-wt1); dt2=fabs(gt1-wt2); if(dt1=dt2) b=dt1; dt1=dt2; dt2=b; z=fabs(dt2/dt1); dtm=fabs(dt2-dt1)/log(z); dtm=dtm*qdt; printf(the dtm1 is %f !n,dtm); printf(the dtm2 is %f !n,dtm);void k() /*計(jì)算總傳熱系數(shù)*/ float dtm,s,q; s=s; q=valueq; dtm=dtm; valuek=q/(s*dtm);main() pri

45、ntf(please input h n); scanf(%f,&h); printf(please input t1 t2 gasflow gasdensity!n); scanf(%f %f %f %f,&gasintem,&gasouttem,&gasflow,&gasdensity); printf(give the t1 t2 is !n); scanf(%f %f,&waterintem,&waterouttem); q(); qdt(); dtm(); k(); printf(the q is %f !n,valueq); printf(the k is %f !n,valuek

46、); getch();（四）、 數(shù)據(jù)極差分析k1110.5391145.2972133.7459k2137.73135.6882136.8137k3161.0705128.3542138.78m136.8463648.4324144.58195m245.9100145.229445.60458m353.6901642.7847346.26r16.84385.6476811.678043rn（整）1762其中kn對(duì)應(yīng)行的值為與之對(duì)應(yīng)的列（因素）處于水平n時(shí)三次總傳熱系數(shù)的總和，mn對(duì)應(yīng)行的值為與之對(duì)應(yīng)的列（因素）處于水平n時(shí)三次總傳系數(shù)的總和的平均值，極差r對(duì)應(yīng)行的值為所對(duì)應(yīng)列（因素）的mn值中

47、最大與最小的差，及該因素對(duì)傳熱量產(chǎn)生的影響（落差）。rn為對(duì)r的取整，極差的大小反映了因素變化時(shí)試驗(yàn)指標(biāo)的變化幅度，所以因素的極差越大；就是該因素對(duì)指標(biāo)的影響越大，它就越重耍。由rn可以直觀的看出，rn(a)rn(b) rn(c)，即因素a，b，c對(duì)k的影響逐漸減小，可以知道，空氣流量對(duì)k影響最大，其次為進(jìn)氣溫度，冷水流量的影響甚微。即它們的主次順序是： 主 次 a b c可以看出，氣體流量和總傳熱系數(shù)是遞增關(guān)系，當(dāng)流量為最大時(shí)，k最大，依據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，可以預(yù)計(jì)選擇氣體流量（a）為3水平，即25時(shí)做為最佳氣體流量可以看出，氣體進(jìn)入溫度和總傳熱量是遞減關(guān)系，當(dāng)溫度為最小時(shí)，k最大，依據(jù)正交實(shí)驗(yàn)

48、原理，可以進(jìn)氣溫度t1為1水平，即90度時(shí)k為最大！ 可以看出，冷水流量和總傳熱系數(shù)是遞增關(guān)系，當(dāng)流量為300時(shí)，k最大，依據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，可以預(yù)計(jì)選擇冷水流量為3水平，即300時(shí)做為最佳冷水流量。因此可得出結(jié)論：在所設(shè)的換熱器三個(gè)參數(shù)（進(jìn)口空氣流量、進(jìn)口空氣溫度、冷水流量）的水平范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)方案9即：3、1、3為最佳方案。亦即：當(dāng)進(jìn)口空氣流量為25/h、進(jìn)口空氣溫度為90 冷水流量為300/h時(shí)，總傳熱系數(shù)k值最大。（五）、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析對(duì)主要因素，根據(jù)mn(n代表1，2，3)的大小，選取平均指標(biāo)好的水平。對(duì)次要因素可以選取平均指標(biāo)好的水平，綜上所述，可以初步得出以下三個(gè)觀點(diǎn)：1. 空氣流量

49、越大，總傳熱系數(shù)k越大，并且空氣流量是影響總傳熱系數(shù)大小的最主要的因素2. 進(jìn)口空氣溫度越低，總傳熱系數(shù)越大。3. 冷水流量與總傳熱系數(shù)k呈大致的正比關(guān)系，但是屬于次要因素，最總傳熱系數(shù)k的大小影響可忽略不計(jì)，可配合換熱的其他因素考慮。由以上三點(diǎn)我們可以得出結(jié)論：當(dāng)水平選定為3 1 3即：空氣流量為25、進(jìn)口空氣溫度為90、冷水流量為300時(shí)候總傳熱系數(shù)k最大。做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)方案7、得到如下數(shù)據(jù)：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)空氣流量進(jìn)氣溫度冷水流量出氣溫度進(jìn)水溫度出水溫度10259030039.123.023.6注：由于三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及原始實(shí)驗(yàn)都不是在同一時(shí)間完成。所以空氣濕度有所變化，故干、濕球溫度數(shù)值也做

50、為實(shí)驗(yàn)所必須測(cè)的一個(gè)參數(shù)。干球溫度濕球溫度2520.5查附錄的濕空氣h-i圖可以可知：空氣濕度h=1.04kg水氣/kg絕干氣。重復(fù)以上處理過程得到數(shù)據(jù)結(jié)果如下：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)空氣流量進(jìn)氣溫度冷水流量k10259030056.701908供復(fù)核的中間數(shù)據(jù)如下表：l p r q0.97214.835.50060.009084.83330.995535.341552.8444356.6996符號(hào)約定不變。把驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與以前做的9個(gè)實(shí)驗(yàn)方案想比較，可以看出，盡管數(shù)據(jù)稍有偏差，但是與除了方案7以外的8個(gè)方案想比較，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得出的總傳熱系數(shù)k值仍然是最大的。所以結(jié)論完全成立。（六）、傳熱理論分析由總傳熱

51、系數(shù)定義式dq=k（t-t）ds=ktds（6.1）可推導(dǎo)出總傳熱系數(shù)k的計(jì)算式： （6.2） （6.2a） （6.2b）注：公式下標(biāo)中i表示管內(nèi)數(shù)值；o表示管外數(shù)值；m表示平均數(shù)值。在換熱器實(shí)際操作中，傳熱表面上常有污垢存在，對(duì)傳熱產(chǎn)生附加熱阻，使總傳熱系數(shù)降低。在估算k值時(shí)一般不能忽略熱阻。通常選用污垢熱阻的經(jīng)驗(yàn)值作為計(jì)算k值的依據(jù)。若管壁內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻分別用、表示，則式（6.2）變?yōu)椋?（6.3）式中、分別為管壁內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻。式（6.3）表明，間壁兩側(cè)流體間傳熱的總熱阻等于兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱熱阻、污垢熱阻及管壁熱傳導(dǎo)阻之和。當(dāng)傳熱面為平壁或薄管壁時(shí)，、和相等或者近于相等，則式（6.3）可簡(jiǎn)化為：當(dāng)管壁熱阻和污垢熱阻均可以忽略時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：若，則，由此可知，總熱阻是由熱阻大的那一側(cè)的對(duì)流傳熱所控制，即當(dāng)兩個(gè)對(duì)流傳熱系數(shù)相差比較大時(shí)，欲要提高k值，關(guān)鍵在于提高對(duì)流傳熱系數(shù)較小的一側(cè)。若兩側(cè)的相差不大時(shí)，則必須同時(shí)提高兩側(cè)的，才能提高k值。若污垢熱阻為控制因素，則必須設(shè)法減慢污垢形成速率或清除污垢。而對(duì)流傳熱系數(shù)的定義式為： 平均對(duì)流傳熱系數(shù)，w/（）；q 對(duì)流傳熱速率，w；s 總傳熱面積，； 流體與管壁（或反之）間溫度差的平均值，。 而q=c 由以上理論可對(duì)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出解釋： 因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)中是熱流體空氣走管內(nèi)，故：，所以空氣流量影響