實驗五傳熱實驗

1、實驗五 傳熱實驗一、實驗目的1、 了解換熱器的基本構造與操作原理；2、 掌握熱量衡算與傳熱系數(shù)k及對流傳熱膜系數(shù)的測定方法；3、 了解強化傳熱的途徑及措施。二、實驗原理熱力學第二定律指出：無論是氣體、液體還是固體，都存在著溫度差異，就必然導致熱量自發(fā)地從高溫向低溫傳遞，這一過程被稱為熱量傳遞過程，簡稱傳熱。用于冷熱流體進行熱量交換的設備稱為換熱器。換熱器是由各種不同的傳熱元件組成的換熱設備，冷熱流體借助換熱器中的傳熱元件進行熱量交換而完成加熱或冷卻任務。換熱器的傳熱系數(shù)是衡量換熱器的換熱效果好壞的標準，不同傳熱元件組成的換熱器的性能存在著較大的差異。確定換熱器換熱性能（主要是指傳熱系數(shù)）的有效

2、途徑是通過實驗進行測定。傳熱實驗是在實驗室條件下的教學實驗，用儀表考察冷熱流體在套管式換熱器中的傳熱過程，其理論基礎是傳熱基本方程牛頓冷卻定律及熱量平衡關系。由傳熱基本方程得：式中 k傳熱系數(shù) （） a換熱器的傳熱面積 （） 平均溫度差 （k） q傳熱量 （w）由上式可得，由實驗測定q、a、即可求得k值。由傳熱系數(shù)k亦可確定換熱面內(nèi)外兩側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)。對薄壁圓管（小于2），傳熱系數(shù)k與傳熱膜系數(shù)之間有如下關系：式中 k傳熱系數(shù) （） 加熱管外壁面的對流傳熱膜系數(shù) （） 加熱管內(nèi)壁面的對流傳熱膜系數(shù) （）加熱管壁厚 （m）加熱管的導熱系數(shù) (w/m k)加熱管外壁面的污垢熱阻 （）加熱管內(nèi)壁

3、面的污垢熱阻 （）實驗室條件下考慮忽略污垢熱阻，則 若有 ，則有k；實驗中冷流體采用空氣，熱流體采用水蒸汽。通過測取冷熱流體在換熱器進出口的流量及溫度變化來進行總傳熱系數(shù)k對流傳熱膜系數(shù)與相關準數(shù)關系的測定。 三、實驗裝置1、本實驗裝置主要由套管換熱器、蒸發(fā)器、風機、溫控儀表、玻璃轉(zhuǎn)子流量計、柜體、開關、指示燈等組成。2、套管換熱 。換熱段長度為750mm換熱面積為0.08m2。換熱器外部都包有保溫層，并用不銹鋼皮包好，外表美觀，可以減少實驗的熱損失，也可以防止實驗者的意外燙傷。3、蒸發(fā)器為不銹鋼制成，最大加熱功率為2kw。其上裝有液位計，正常液位要維持在2/3處，最多加至液位計所能指示的范圍

4、最高處。必要時加水，以免電熱管干燒（加水時需注意水位超過液位計指示時仍往蒸發(fā)器內(nèi)加水，液位計將無法顯示液位）。其表面也包有保溫層。4、風機為空氣旋渦泵，輸入功率為120w轉(zhuǎn)速為2800/min,風壓為7.5kpa,風量為12m3/h。5、溫度儀表：本裝置上配置一塊xmt溫度控制儀表，三塊xmz溫度顯示儀；xmt溫度控制儀表用于控制蒸發(fā)器溫度，xmz溫度顯示儀可以直接顯示所對應各點的溫度。6、柜體在其面板可以控制整個實驗的全過程。儀表開關下部都有對應的標識。7、開關、指示燈 按下開關指示燈亮表明對應的工作正在運行，關閉時則按開關上箭頭的方向旋轉(zhuǎn)即可。四、實驗步驟1、實驗前應熟悉實驗流程，做好實驗

5、的準備工作。2、檢查電源連接是否正確，風機、加熱裝置工作是否正常，設備密封是否良好。3、檢查蒸汽發(fā)生器內(nèi)水位是否符合要求，必要時加水。以免熱管燒壞。4、檢查熱電偶接觸是否良好，看熱電偶插入處有無脫落？5、實驗正常操作前應打通冷卻水，排除換熱器內(nèi)的不凝性氣體。稍開放空閥排不凝性氣體。6、啟動電源開關后，電源指示燈亮；打開蒸汽發(fā)生器加熱開關。將蒸汽發(fā)生器加熱溫度儀表設定至所需溫度值，然后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)旋鈕，順時針旋轉(zhuǎn)，電流表顯示數(shù)值將逐步加大；大約75攝氏度左右時把調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)小一點（防止熱慣性所造成的溫度不穩(wěn)定現(xiàn)象）。7、由于熱電偶測量時存在一定的誤差，故蒸汽溫度顯示90度左右時蒸發(fā)器內(nèi)的水已經(jīng)沸騰。此

6、時可以打開風機開關調(diào)節(jié)風量調(diào)節(jié)閥，開始進行傳熱實驗。8、在實驗過程中熱流體出口溫度有可能高于蒸汽溫度，原因是一方面換熱器內(nèi)部結垢嚴重，另一方面是傳熱過程中給的熱量大，導致熱流體出口溫度高于蒸汽溫度。9、讀取實驗數(shù)據(jù)時應待操作穩(wěn)定后才開始進行，一組實驗數(shù)據(jù)應連續(xù)進行測定，兩組數(shù)據(jù)間應有一定的穩(wěn)定時間，每組實驗數(shù)據(jù)的測溫點應始終保持不變，以減少系統(tǒng)誤差。各組實驗數(shù)據(jù)間操作狀態(tài)的改變，通過調(diào)節(jié)風機出口閥的開度，開大閥門則增加冷流體進料量，調(diào)小反之。10、實驗完畢，應先關掉蒸發(fā)器開關，將調(diào)節(jié)1、調(diào)節(jié)2調(diào)至零，停止加熱；風機和循環(huán)冷卻水繼續(xù)工作一段時間，待蒸發(fā)器溫度降至50度以下再關掉所有電源開關和循環(huán)

7、冷卻水，結束實驗。五、注意事項1、蒸發(fā)器加水一般加到液位計的2/3即可，假若水位超過了此高度那么不管再加多少水液位計的指示都不會改變。液位最少時也不能低于蒸汽發(fā)生器的1/2否則電熱管極易燒壞！2、通冷卻水是為了避免實驗管道過燙，及蒸汽沒有完全冷凝下來。3、實驗操作時應注意安全，防止觸電和燙傷。4、測量時應逐步加大氣相流量，記錄數(shù)據(jù)。否則實驗數(shù)值誤差較大。 5、熱球風速儀在測量時才抽出探頭，停止實驗時則應將探頭關好， 一定要注意不能損壞探頭內(nèi)的鉑絲等重要測量元件。六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理 1、測定有關數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理，整理出相關經(jīng)驗公式，繪出相應實驗圖表及曲線。2、將原始數(shù)據(jù)列成表格并進行實驗數(shù)據(jù)處理3、根據(jù)實驗結果對測定的k、值