實驗一 換熱器性能實驗

實驗一換熱器性能實驗1、水-水換熱器性能實驗一、實驗目的通過本實驗加深學生對水一水換熱器的認識，了解對該類型的換熱器的測試方法。、實驗的主要內容本實驗通過測量數據：1)冷、熱流體的體積流量；2)冷、熱流體的進、出口溫度；3)冷、熱流體的進出口壓力降。計算傳熱系數，分析水-水換熱器的傳熱性能。三、實驗設備和工具冷水機組，冷卻塔，水■水換熱器，渦輪流量計，水泵，冷媒泵，恒溫器，溫度傳感器，壓力傳感器。四、實驗原理右圖表示通過平壁的傳熱方式，平壁左側的高溫流體經平壁把熱量傳遞給平壁右側的低溫流體。一般來說，傳熱過程中傳遞的熱量正比于冷、熱流體的溫差及傳熱面積，它們之間的關系可用傳熱方程式表示：Q=K-F危tW式中Q——單位時間通過平壁的傳熱量，W；F——傳熱面積，m2；At——冷、熱流體間的溫差，。C；K一傳熱系數，哈C)當F=1m2,At=1C時，Q=K,表明傳熱系數在數值上等于溫差為1C，面積為1m2時的傳熱率。傳熱系數是熱交換設備的一個重要指標，傳熱系數愈大，傳熱過程愈激烈。本實驗原理圖如圖所示：熱建3^■血屈in五、實驗方法和步驟1、實驗方法在實驗開始前，應檢查設備、管線及測量儀表的可靠性。開始運行后，應及時排凈設備內的氣體，使設備在完全充滿實驗流體的條件下運行并調節(jié)至試驗工況（或指定工況），即需要調節(jié)換熱器兩側流體的進口溫度穩(wěn)定在設定值附近，這兩個參數允許的偏差范圍按如下規(guī)定：實驗參數每一個測量值與規(guī)定值間的最大允許偏差土冷側流體進口溫度1C熱側流體進口溫度1C實驗中，冷側流體進口溫度通過恒溫器2電加熱器控制，熱側流體進口溫度通過恒溫器1電加熱器控制。在每個測定工況（或指定工況）下，均應穩(wěn)定運行30min后，方可測定數據。在每個測定工況（或指定工況）下，熱平衡的相對誤差均不得大于5%。熱側流體換熱量為：Q=Cp-G-p-（t—t）1111131式中，Q1——換熱器熱側換熱量（kw）；Cp】——熱側流體的比熱容（kJ/（kg-K））；q——由渦輪流量計1測得的熱側流體體積流量（m3/s）；p1——熱側流體密度（kg/m3）；〈3——熱側流體進口溫度（°C）；T4——熱側流體出口溫度（C）。其中計算某一溫度t時冷卻水比熱容CP］和密度p1公式如下：Cp=4.20—0.00130^5910.0002t13789821p1=1000.83—0.08388376t—0.003727955t2+0.000003664106t3冷側流體換熱量為：Q2=Cp；G；p；（t—2）1式中，Q2——換熱器冷側換熱量（kw）；Cp2——冷側流體的比熱容（kJ（kg-K））；G2——由渦輪流量計2測得的冷側流體體積流量（m3：s）；p2——冷側流體密度（kg/m3）；T——冷側流體進口溫度（C）；〈2——冷側流體出口溫度（C）。其中計算某一溫度t時載冷劑（質量濃度為35%的乙二醇溶液）比熱容Cp2和密度p2公式如下:Cp2=4.091160.00106375P2=1001.440.1t94910200243取兩者平均值作為換熱器的換熱量Q：傳熱溫差采用對數傳熱溫差:At=('1L11)4('13412)ln'144'11'13-'12則該換熱器的換熱系數為:QAt-F式中，F為換熱器的換熱面積。本試驗臺中換熱器換熱面積為0.4m2。2實驗步驟仔細閱讀本實驗指導書，對本實驗的方法和原理做到充分了解。熟悉本實驗系統(tǒng)流程，開閉相應閥門（各閥門編號見系統(tǒng)總圖），使實驗裝置處于水-水換熱器實驗運行流程。本實驗需要冷水機組提供冷水，故仍需使用制冷系統(tǒng)。閥門具體操作如下：a）制冷劑環(huán)路：打開閥門C，以使用熱力膨脹閥（閥門E），確保閥門D處于關閉狀態(tài)。閥門A、G均已調至合適狀態(tài)，無需再調。b）冷卻水環(huán)路：打開閥門2、7、11、10、14、12、1、3、6；c）載冷劑環(huán)路：打開閥門16、18。其余閥門（紅色標簽的）應都處于關閉狀態(tài)。確保雙元件鉑電阻T1放在換熱器冷側進口T11（取代鉑電阻T11），以控制冷側流體進口溫度。接通多功能試驗臺電源，將控制臺上選擇開關切換至“換熱器”檔。首先，打開冷卻塔水泵電源，使冷卻水環(huán)路運行。其次，對控制臺進行開關操作，依次啟動冷媒泵、被測壓縮機、恒溫器（1）、恒溫器（2）。檢查壓縮機是否正常運轉，若壓縮機并未啟動，按下裝置現場壓縮機旁電器柜的復位按鈕。注：試驗臺上綠色按鈕表示啟動狀態(tài)。被測壓縮機只有在冷媒泵啟動后才能開啟。在系統(tǒng)設置界面設置實驗設定參數；通過閥門2調節(jié)熱側流體流量，改變熱側流體進出口溫差（最好大于5。0；通過閥門16調節(jié)冷側流體流量，改變冷側流體進出口溫差（最好大于5°C）；切換到換熱器實驗控制量過程線界面，觀察換熱器冷、熱側流體進口溫度變化曲線；待系統(tǒng)穩(wěn)定運行在設定工況附近后，開始記錄實驗數據；實驗數據記錄完畢后，選擇打印控制量過程線，查看工況穩(wěn)定程度，并打印報表。六、實驗報告主要內容及要求記錄實驗數據；2.打印控制量過程線；3.分析實驗數據，撰寫實驗報告。2、空氣-空氣換熱器性能實驗一、實驗目的1、通過本試驗使學生對空調系統(tǒng)能量回收有一定的了解；2、學習本實驗中所涉及的各種參數的測量和處理方法。二、實驗的主要內容1、測量冷熱空氣進出口處的干球溫度和濕球溫度，求得冷熱流體進出口處的焓值，進而得到換熱器的焓效率和溫度熱效率；2、通過測試本體中噴嘴前后的壓差及噴嘴前的壓力，求得空氣流量，進而得到換熱器的換熱量；3、通過電參數儀測得風機功率。三、實驗設備和工具本實驗系統(tǒng)為空氣一空氣換熱器性能試驗裝置，由工況機組、表面式冷卻器、電加熱器、電加濕器、測試本體、風機等設備組成。如圖所示?？諝庖豢諝鈸Q熱器兩側的環(huán)境溫度控制在國家標準規(guī)定或自己定義工況。通過測量冷熱空氣進出口處的干球溫度和濕球溫度，求得冷熱流體進出口處的焓值，進而得到換熱器的焓效率和溫度熱效率。通過測試本體中噴嘴前后的壓差及噴嘴前的壓力，求得空氣流量，進而得到換熱器的換熱量。通過電參數儀測得風機功率。四、實驗原理空氣一空氣換熱器是兩種氣體進行熱交換的設備。本實驗（如圖1所示）是要在一定的試驗工況下測試空氣一空氣換熱器的性能。在一定條件下，空氣一空氣換熱器的性能主要由換熱量、焓效率（全熱交換效率）和溫度熱效率（顯熱交換效率）來衡量。1、溫度熱效率（顯熱交換效率）門=^4tt-131式中：t］為污風進口干球溫度13為新風進口干球溫度

14為新風出口干球溫度2、焓效率(全熱交換效率)門=土幺hh-h31h1=f("七)h3=f(t3,t^3)h4=f(t4,t^4)式中：t、t、h分別為污風進口干球溫度、濕球溫度和比焓值1si1t3、ts3、h3分別為新風進口干球溫度、濕球溫度和比焓值14、t44、h4分別為新風出口干球溫度、濕球溫度和比焓值3、換熱量Q空氣一空氣換熱器的換熱量可以通過計算新風側的進口、出口焓值和新風流量而得出。新風入口比焓：h3=f(t3,t33)；新風出口比焓：h4=f(t4,t44)；單位質量流量的新風的換熱量為：q=h-h34流經空氣一空氣換熱器的新風流量Gm通過測量噴嘴前后的壓差△戶(公式中單位為Pa，測量值單位也為Pa)、噴嘴前的壓力P2(公式中單位為Pa，測量值單位為KPa)以及送風溫度，按下列公式計算：通過單個噴嘴的空氣流量為：體積流量：Gv=1.414CA.,(APVpo.5；質量流量：GgmiGgvi(1+W)VV'=101325.V/[(1+W).P]質量流量：GgmiGgvi(1+W)V式中：Ci：噴嘴的流量系數，對于本實驗，可取值為1；Aa.:噴嘴面積，m2；

V〃：在噴嘴進口處的干濕球溫度下，并在標準大氣壓時空氣的比容,干空氣；m3,，，噴嘴處的空氣含濕量，kg//kg干空氣匕：噴嘴處的空氣比容，干空氣；噴嘴處的空氣含濕量，kg//kg干空氣依據上面的結果計算出新風換熱量即空氣一空氣換熱器的換熱量:Q=Gq=G.（h3-h4）五、實驗方法和步驟1、實驗方法為了確保實驗系統(tǒng)運行在一個特定的工況下，實驗時需要控制入口新風、污風的干球溫度和濕球溫度在設定值附近，這四個參數允許的偏差范圍按有如下規(guī)定：表1空氣一空氣換熱器性能試驗名義工況參數的讀數允差°C項目新風入口狀態(tài)污風入口狀態(tài)干球溫度濕球溫度干球溫度濕球溫度最大變動范圍±1.0±0.5±1.0±0.5在實驗開始時設定試驗工況，觀察工況過程線，待系統(tǒng)穩(wěn)定運行在設定工況下后，記錄實驗數據。整個實驗共分為7個時間段進行，對每個時間段內的數據分別進行處理，得到一組空氣一空氣換熱器的性能參數，最后對7組參數取平均即可得到空氣一空氣換熱器在該工況下的最終性能參數。2、實驗流程1、接通電源，打開控制臺上的開關啟動實驗系統(tǒng)；2、運行焓差法多功能實驗系統(tǒng)軟件，進入空氣一空氣換熱器實驗系統(tǒng)；3、在工況設定及參數定義界面設置實驗參數和試驗工況；4、切換到工況過程線界面，觀察新風、污風的干、濕球溫度的變化曲線；5、待系統(tǒng)穩(wěn)定運行在設定的標準工況下后，開始記錄實驗數據；6、實驗結束后打印工況過程線（可選）和實驗參數報告；7、退出實驗軟件，關閉實驗系統(tǒng)，切斷電源。3、操作步驟（一）實驗前的準備工作1、仔細閱讀本實驗指導以及相關資料，對本實驗的方法和原理做到充分了解；2、實驗前檢查本實驗中所有實驗設備是否有明顯可見的功能性故障，檢查所有的傳感器、線路是否連接正確；3、按下冷卻塔水泵開關，開啟冷卻塔水泵；4、排出干濕球溫度取樣裝置水槽中的水，重新用加水器加注蒸餾水（注：嚴禁使用自來水和礦泉水），注水高度以不淹沒熱電偶插入小孔為宜。同時，在濕球溫度熱電偶上纏繞合適大小的濕球紗布，紗布長度以超出熱電偶頂端5cm為宜。小心將纏繞了紗布的濕球溫度熱電偶塞入取樣水糟；5、記錄被測空一空換熱器銘牌參數備用；6、將被測空一空換熱器放置于焓差法實驗室室外側與室內側之間平臺上，空一空換熱器與小窗口之間的空隙要堵死并做保溫和密封處理；7、將空一空換熱器出風口連接裝置與實驗本體用螺栓連緊，注意連接處要做嚴格的保溫和密封處理；8、將室內側溫度采樣器擺放于空一空換熱器進風口前，距離進風口要有一定距離，不能阻礙正常的進風，又不可過遠，以20cm左右為宜。將室外側污風溫度采樣器擺放于前，距離污風排出口10cm為宜。將室外側新風溫度采樣器布置于遠離污風排出口處，切不可靠近污風排出口，以避免污風排風溫度對采樣的影響，污風排出口和新風口間用隔板隔開；9、插入被測空一空換熱器電源插頭，實驗人員離開焓差法實驗室，關閉庫板門。實驗期間不能隨意打開門，人員不得進入實驗室，以避免對實驗環(huán)境的影響和干擾。（二）實驗開始1、接通焓差法實驗室電源，打開焓差法實驗控制臺的鑰匙開關；2、運行焓差法多功能實驗系統(tǒng)軟件，進入空一空換熱器性能實驗子系統(tǒng)。點擊軟件界面上的“設定”按扭，進行工況設定及參數定義。注意：一定要正確選擇噴嘴。實驗時間設定值不得小于30秒。點擊“確定”按扭，開始實驗數據的采集；3、根據需要，在控制臺上打開或關閉室內、外工況機組以及加濕裝置，必要時，手動調節(jié)各控制儀表的控制輸出參數（注：不可改變控制儀表的當前設定值。）；4、觀察空一空換熱器性能實驗系統(tǒng)軟件過程線趨向和模擬圖中實時顯示的數據，同時觀察控制臺上相應各個儀表，判斷實驗數據及實驗環(huán)境是否穩(wěn)定；5、待實驗數據及實驗環(huán)境穩(wěn)定一定時間后，點擊空一空換熱器性能實驗系統(tǒng)軟件界面上“記錄”按鈕，記錄之前的實驗數據；6、數據記錄完畢后，軟件會彈出對話窗口，詢問是否打印過程線及提示保存數據，請按照提示點擊“保存”按鈕進行數據保存。也可即時打印出該實驗時段內實驗數據。六、實驗報告主要內容及要求1、記錄整理實驗數據；2、分析實驗數據；3、計算實驗結果；4、實驗結論。七、實驗注意事項實驗結束后：1、退出空一空換熱器性能實驗系統(tǒng)軟件。2、關閉焓差法實驗控制臺鑰匙開關，停止所有數