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冬季工况下R32热泵及其换热器性能的实验研究_张振亚

冬季工况下R32热泵及其换热器性能的实验研究_张振亚
冬季工况下R32热泵及其换热器性能的实验研究_张振亚

换热器性能综合测试实验

第一章实验装置说明 第一节系统概述 一、装置概述 目前我国传热元件的结构形式繁多,其换热性能差异较大,在合理选用和设计换热器的过程中,传热系数是度量其性能好坏的重要指标。本装置通过以应用较为广泛的间壁式换热器(共有套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器四种)为实验对象,对其传热性能进行测试。。 二、系统特点 1.采用四种不同结构的换热器(分别为套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器)作为实验对象,对其进行性能测量。 2.实验装置可测定换热器总的传热系数、对数传热温差和热平衡误差等,并能根据不同的换热器对传热情况和性能进行比较分析。 3.实验装置采用工业现场的真实换热器部件,与实际应用接轨。 三、技术性能 1.输入电源:三相五线制 AC380V±10% 50Hz 2.工作环境:温度-10℃~+40℃;相对湿度<85%(25℃);海拔<4000m 3.装置容量:<4kVA 4.套管式换热器:换热面积0.14m2 5.螺旋板式换换热器:换热面积1m2 6.列管式换热器:换热面积0.5m2 7.钎焊板式换热器:0.144m2 8.电加热器总功率:<3.5kW 9.安全保护:设有电流型漏电保护、接地保护,安全符合国家标准。 四、系统配置 1.被控对象系统:主要由不锈钢钢架、热水箱、热水泵、冷水箱、冷水泵、涡轮流量计、PT100温度传感器、板式换热器、列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、冷凝器、电加热棒、电磁阀、电动球阀、黄铜闸阀以及管道管件等。 2.控制系统:主要由电源控制箱、漏电保护器、温度控制仪、流量显示仪、调压模块、开关电源以及开关指示灯等。 第二节换热器的认识 一、换热器的形式 能使热流体向冷流体传递热量,满足工艺要求的装置称为换热器。换热器的形式有很多,

换热器综合实验(实验)

动力工程学院研究生实验报告题目:换热器综合实验 学号:20121002012 姓名:毛娜 教师:王宏 动力工程学院中心实验室 2013年7月

报告内容 一实验背景 换热器在工业生产中是经常使用的设备。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。本实验主要对应用较广的间壁式换热器中的三种换热:套管式换热器螺旋板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中,对套管式换热器和螺旋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。通过实验,主要达到以下目的: 1、熟悉换热器性能的测试方法; 2、了解套管式换热器,螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别; 3、加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识。 二实验方案 (一)实验装置 实验装置简图如图1所示: 图1 实验装置简图 1. 热水流量调节阀 2. 热水螺旋板、套管、列管启闭阀门组 3. 冷水流量计 4. 换热器进口压力表 5. 数显温度计 6. 琴键转换开关 7. 电压表 8. 电流表 9. 开关组 10. 冷水出口压力计11. 冷水螺旋板、套管、列管启闭阀门组 12. 逆顺流转换阀门组13. 冷水流量调节阀

换热器性能试验的内容主要为测定换热器的总传热系数,对数传热温差和热平衡误差等,并就不同换热器,不同两种流动方式,不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。 本实验装置采用冷水可用阀门换向进行顺逆流实验;如工作原理图2所示。换热形式为热水—冷水换热式。热水加热采用电加热方式,冷—热流体的进出口温度采用数显温度计,可以通过琴键开关来切换测点。 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。 图2 换热器综合实验台原理图 1. 冷水泵 2. 冷水箱 3. 冷水浮子流量计 4. 冷水顺逆流换向阀门组 5. 列管式换热器 6. 电加热水箱 7. 热水浮子流量计8. 回水箱9. 热水泵10. 螺旋板式换热器11. 套管式换热器 (二)实验台参数 1、换热器换热面积{F}: (1)套管式换热器:0.45m2 (2)螺旋板式换热器:0.65 m2 (3)列管式换热器:1.05 m2 2、电加热器总功率:9.0KW 3、冷、热水泵:

换热器综合实验报告

实验四换热器综合实验报告 一、实验原理 换热器为冷热流体进行热量交换的设备。本次实验所用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,包括:套管式换热器、板式换热器和管壳式换热器。针对上述三种换热器进行其性能的测试。其中,对套管式换热器、板式换热器和管壳式换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试。换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数,对数传热温差和热平衡温度等,并就不同换热器,不同两种流动方式,不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。 传热过程中传递的热量正比于冷、热流体间的温差及传热面积,即Q = KAΔT (1) 式中:A—传热面积,m2 (1)套管式换热器:0.45m2 (2)板式换热器:0.65m2 (3)管壳式换热器:1.05m2 电加热器:6kV ΔT—冷热流体间的平均温差,℃ K—换热器的传热系数,W/(m·℃) Q—冷热流体间单位时间交换的热量,W.冷热流体间的平均温差ΔT 常采用对数平均温差。对于工业上常用的顺流和逆流换热器,对数平均温差由下式计算 除了顺流和逆流按公式(2)计算平均温差以外,其他流动形式的对数平均温差,都可 以由假想的逆流工况对数平均温差乘上一个修正系数得到。修正系数的值可以由各种传热学书上或换热器手册上查得。 换热器实验的主要任务是测定传热系数K。实验时,由恒温热水箱中出来的热水经水泵

和转子流量计后进入实验换热器内管。在热水进出换热器处分别用热电阻测量水温。从换热 器内管出来的已被冷却的热水仍然回到热水箱中,经再加热供循环使用。冷却水由冷水箱经 水泵、转子流量计后进入换热器套管,在套管中被加热后的冷却水排向外界,一般不再循环 使用。套管外包有保温层,以尽量减少向外界的散热损失。冷却水进出口温度用热电阻测量。 通常希望冷热侧热平衡误差小于3%。 实验中待各项温度达到稳定工况时,测出冷、热流体进出口的温度和冷、热流体的流量, 就可以由下式计算通过换热面的总传热量 根据计算得到的传热量、对数平均温差及已知的换热面积,便可由公式(1)计算出传热系数K 。 换热器类型 方式 热进温度 热出温度 冷进温度 冷出温度 热流体流量 冷流体流量 板式 顺流 57.1 43.5 22.8 31.8 78 72 逆流 56.5 35.9 23.1 33.1 76 72 套管式 顺流 57.6 40.7 22.5 31.6 72 78 逆流 56.8 35.2 22.1 33 72 64 管壳式 顺流 57.1 40.5 22.5 31.3 76 72 逆流 57.2 41.1 22.6 32 74 65 计算传热系数K 和换热器效率 TA Q K ?=

热交换器能效测试与评价规则

TSG特种设备安全技术规范 TSG 20XX 热交换器能效测试与评价规则 Energy Efficiency Test and Evaluation Regulation for Heat Exchanger (征求意见稿) 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布 20XX年XX月XX日

前言 2016年7月,国家质量技术监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)特种设备安全监察局(以下简称特种设备局)委托中国特种设备检测研究院(以下简称中国特检院)组织起草《热交换器能效测试与评价规则》(以下简称规则)。 2016年7月,中国特检院组织成立了起草组,在西安召开第一次工作会议,讨论了规则的制定原则、重点内容以及主要问题、结构(章节)框架,并且就起草工作进行了具体分工,制定了起草工作时间表。2016年9月,起草组在上海召开第二次工作会议,对规则内容进行了调整,并形成了规则征求意见稿。2016年XX月,特种设备局对征求意见稿进行审查后,以质监特函[2016]XX 号文对外征求基层部门、有关单位和专家及公民的意见。201X年XX月,根据征求到的意见起草组进行修改形成送审稿,并提交给国家质检总局特种设备安全与节能技术委员会审议,起草组根据审议意见进行修改后形成报批稿,201X年XX月XX日,由国家质检总局批准颁布。 本规则主要起草单位和人员如下: 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司张延丰周文学 西安交通大学白博峰 国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局冷浩 中国特种设备检测研究院管坚刘雪敏 中国特种设备安全与节能促进会王为国 上海市特种设备监督检验技术研究院汤晓英 甘肃省质量技术监督局特种设备安全监察局严勇 中国石化工程建设有限公司张迎恺 中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司蔡隆展 西安市热力总公司唐涤 上海蓝海科创检测有限公司王纪兵 上海板换机械设备有限公司张永德

液-液换热器传热性能测试与计算方法( )

Q/SH1020 中国石化集团胜利石油管理局企业标准 Q/SH1020 ××××-×××× 液—液换热器传热性能测试 与计算方法 2005-××-××发布 2005-××-××实施中国石化集团胜利石油管理局发布

Q/SH1020××××-×××× 目次 前言 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 总则 (1) 4 术语和定义 (1) 5 测试 (1) 6 换热器热负荷和传热性能指标计算 (2) 7 测试报告主要内容 (4) 附录A(资料性附录)测试计算数据综合表 (5) 附录B(资料性附录)测试数据汇总表 (6) 附录C(提示性附录)符号 (6) I

Q/SH1020××××-×××× 前言 本标准的附录A、附录B为资料性附录,附录C为提示性附录。 本标准由胜利石油管理局节能专业标准化委员会提出并归口。 本标准由中国石化集团胜利石油管理局批准。 本标准起草单位:中国石化胜利油田有限公司技术检测中心能源监测站。 本标准主要起草人:许涛、宋鑫、王强、王贵生、周长敬、李忠东、邓寿禄、冯国栋、郑召梅。 II

液-液换热器传热性能测试与计算方法 1 范围 本标准规定了液-液换热器传热性能的测试方法、技术要求、测试用仪器仪表、计算方法及测试报告主要内容。 本标准适用于液-液换热器(以下简称换热器)。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方,研究是否可使用这些文件的最新版本。 GB 151-1999 管壳式换热器 GB16409-1996 板式换热器 3 总则 3.1 换热器传热性能测试体系是由被测试换热器、冷热流体循环系统及测试仪表组成。 3.2 换热器型号表示方法符合GB 151-1999中3.10和GB16409-1996中3.5的规定。 3.3 换热器传热性能测试分级:一级测试为鉴定新投产换热器的测试,二级测试为换热器运行中的测试。 4 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 4.1 液-液换热器 指水-水、水-油、油-油等以液体与液体之间进行热交换的换热器。 4.2 换热器一次侧 指热量的提供侧,即高温介质端。 4.3 换热器二次侧 指热量的接收侧,即低温介质端。 4.4 换热器传热性能指标 4.4.1 对数平均温差 指冷热流体平均温差的表示,表征换热器传热的动力。 4.4.2 传热效率 指实际传热量与最大理论传热量之比值。 4.4.3 传热面积 指从放热介质中吸收热量并传递给受热介质的表面积。 4.4.4 传热系数 指单位传热面积上,冷热流体的平均温差为1℃时,两流体通过换热器所传递的热量。 4.5 额定热负荷 指换热器使用设计的介质流体,在设计参数下运行,即在规定的介质流量、温差和一定的传热效率下连续运行时,单位时间的传热量。 4.6 运行热负荷 指在换热器连续运行工况下,单位时间的传热量。 4.7 热平衡相对误差 指一次侧热负荷与二次侧热负荷之差值与一次侧热负荷之比。 4.8 传热系数误差 指在额定热负荷工况下测试两次所得的传热系数,两值之差与其中较大的传热系数之比。 5 测试 5.1 测试技术要求 1

热交换器能效测试与评价规则

热交换器能效测试与评价规则

TSG特种设备安全技术规范 TSG 20XX 热交换器能效测试与评价规则Energy Efficiency Test and Evaluation Regulation for Heat Exchanger (征求意见稿) 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布 20XX年XX月XX日

前言 2016年7月,国家质量技术监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)特种设备安全监察局(以下简称特种设备局)委托中国特种设备检测研究院(以下简称中国特检院)组织起草《热交换器能效测试与评价规则》(以下简称规则)。 2016年7月,中国特检院组织成立了起草组,在西安召开第一次工作会议,讨论了规则的制定原则、重点内容以及主要问题、结构(章节)框架,并且就起草工作进行了具体分工,制定了起草工作时间表。2016年9月,起草组在上海召开第二次工作会议,对规则内容进行了调整,并形成了规则征求意见稿。2016年XX月,特种设备局对征求意见稿进行审查后,以质监特函[2016]XX 号文对外征求基层部门、有关单位和专家及公民的意见。201X年XX月,根据征求到的意见起草组进行修改形成送审稿,并提交给国家质检总局特种设备安全与节能技术委员会审议,起草组根据审议意见进行修改后形成报批稿,201X年XX月XX日,由国家质检总局批准颁布。 本规则主要起草单位和人员如下: 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司张延丰周文学 西安交通大学白博峰 国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局冷浩 中国特种设备检测研究院管坚刘雪敏 中国特种设备安全与节能促进会王为国 上海市特种设备监督检验技术研究院汤晓英 甘肃省质量技术监督局特种设备安全监察局严勇 中国石化工程建设有限公司张迎恺 中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司蔡隆展 西安市热力总公司唐涤 上海蓝海科创检测有限公司王纪兵 上海板换机械设备有限公司张永德

换热器性能试验大纲

换热能力验证 1、试验目的 验证换热器的换热性能流体阻力特性。 2、实验依据 JB/T 10379-2002 换热器热工性能和流体阻力特性通用测定方法。 3、试验单位资质 ISO17025 4、实验条件 4.1试验地点 4.2 试验对象 4.3 实验设备 序号名称数 量型号测试厂家鉴定单位合格证 到期日期 1 涡轮流量传 感器 1 LWGY-40 2 压力传感器 1 DW115DP0-500Kpa 3 水银温度计 2 50-100 4 温度传感器 6 PT100 5 风速仪 1 VT100 6 压力传感器 1 475-0 MARK III 4.4状态要求 乙二醇溶液额定流量15 l/min 冷风额定流量0,475 m3/s 乙二醇溶液配比48/52%(体积比)

4.5环境要求 测试环境温度为20 .....+45 ℃左右 5、试验步骤 5.1 换热量测试—变冷介质流量(在100%通风面积和90%通风面积两种条件下分别测试) 5.1.1 将换热器按照JB/T 10379-2002 图2安装到测试台上。 5.1.2 冷介质进口温度为环境温度a℃ 5.1.3 热介质进口温度为a+20℃。 5.1.4 调节热介质在15 l/min 5.1.5 将冷却介质(冷却风)分别调节到0.5m3/s,0.9m3/s,1.3m3/s,1.76m3/s,2.2m3/s, 2.64m3/s, 5.1.6 按照JB/T10379-2002 记录各项测试参数值。 5.1.7 计算换热量 冷介质热流量 热介质热流量 平均换热量 热平衡误差 5.2 换热量测试-变热介质流量

5.2.1 将换热器按照JB/T10379-2002 要求安装到测试台上。 5.2.2 冷介质进口温度为环境温度a ℃ 5.2.3 热介质进口温度为a+20℃ 5.2.4 按照下表调节冷热测流量 5.2.5 按照JB/T10379-2002 记录各项测试参数值 5.2.6 计算换热量 冷介质热流量 热介质热流量 平均换热量 热平衡相对误差 5.3 风侧阻力曲线 5.3.1 换热面积100% 5.3.1.1 将换热器按照JB/T10379-2002 图2要求安装到测试台上 5.3.1.2 冷风测试温度:环境温度20-45℃ 5.3.1.3 控制热介质(乙二醇溶液)在15 l/min 5.3.1.4 控制热介质(乙二醇溶液进口温度为75℃,进出口平均温度72℃。 5.3.1.5 冷风变化范围0.15m3/s-0.6 m3/s(0.15,0.25,35,0.475,0.6) 5.3.1.6 记录不同介质流量下对应的压降 5.3.2 换热面积90% 5.3.2.1 将换热器按照JB/T10379-2002 图2要求安装到测试台上 5.3.2.2 冷风测试温度:环境温度20-45℃ 5.3.2.3 控制热介质(乙二醇溶液)在15 l/min 5.3.2.4 控制热介质(乙二醇溶液进口温度为75℃,进出口平均温度72℃。 5.3.2.5 冷风变化范围0.5m3/s-2.64 m3/s(0.5,0.9,01.3,1.76,2.2,2.64) 5.3.2.6 记录不同介质流量下对应的压降 5.4 热侧(乙二醇溶液)阻力曲线 5.4.1将换热器按照JB/T10379-2002 图2要求安装到测试台上

换热器性能综合测试实验教学内容

换热器性能综合测试 实验

第一章实验装置说明 第一节系统概述 一、装置概述 目前我国传热元件的结构形式繁多,其换热性能差异较大,在合理选用和设计换热器的过程中,传热系数是度量其性能好坏的重要指标。本装置通过以应用较为广泛的间壁式换热器(共有套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器四种)为实验对象,对其传热性能进行测试。。 二、系统特点 1.采用四种不同结构的换热器(分别为套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器)作为实验对象,对其进行性能测量。 2.实验装置可测定换热器总的传热系数、对数传热温差和热平衡误差等,并能根据不同的换热器对传热情况和性能进行比较分析。 3.实验装置采用工业现场的真实换热器部件,与实际应用接轨。 三、技术性能 1.输入电源:三相五线制 AC380V±10% 50Hz 2.工作环境:温度-10℃~+40℃;相对湿度< 85%(25℃);海拔<4000m 3.装置容量:<4kVA 4.套管式换热器:换热面积0.14m2 5.螺旋板式换换热器:换热面积1m2 6.列管式换热器:换热面积0.5m2 7.钎焊板式换热器:0.144m2 8.电加热器总功率:<3.5kW 9.安全保护:设有电流型漏电保护、接地保护,安全符合国家标准。 四、系统配置 1.被控对象系统:主要由不锈钢钢架、热水箱、热水泵、冷水箱、冷水泵、涡轮流量计、PT100温度传感器、板式 __________________________________________________

换热器、列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、冷凝器、电加热棒、电磁阀、电动球阀、黄铜闸阀以及管道管件等。 2.控制系统:主要由电源控制箱、漏电保护器、温度控制仪、流量显示仪、调压模块、开关电源以及开关指示灯等。 第二节换热器的认识 一、换热器的形式 能使热流体向冷流体传递热量,满足工艺要求的装置称为换热器。换热器的形式有很多,用途也很广泛。诸如为高炉炼铁提供热风的热风炉,就是一座大型蓄热式陶土换热器;热电厂锅炉上的高温过热器是以辐射为主的高温换热器,而省煤器是以对流为主的交叉流换热器;冶金工厂安装在高温烟道中的热回收装置常用片状管式、波纹管式、插件式等型式换热器;制冷系统上的冷凝器、蒸发器属于有相变流体的换热器,这类换热器无所谓顺流或逆流;内燃机的冷却水箱属于交叉流间壁式换热器的一种。 二、几种主要的换热器 1.列管式换热器(图1) 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。列管式换热器可以采用普通碳钢、紫铜或不锈钢进行制作。在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管道中流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另-种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程。 列管式换热器有多种结构形式,常见的有固定管板式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器及U型管式换热器。 2.螺旋板式换热器(图2) __________________________________________________

热交换器性能测试实验

热交换器性能测试实验 一、实验装置 图一、实验装置示意图 1.循环水泵 2.转子流量计 3.过冷器 4.表冷器 5.实验台支架 6.吸入段 7. 整流栅 8.加热前空气温度 9. 表冷器前静压10.U形差压计11. 表冷器后静压12.加热后空气温度13.流量测试段14笛形管15. 笛形管校正安装孔16.风量调节手轮17.引风机18.风机支架19.倾斜管压力计20.控制测试仪表盘21.水箱 2.水箱电加热器总功率为9KW,分六档控制,六档功率分别为1.5KW。 3.空气温度、热水温度用铜—康铜热电偶测量。 4.空气流量用笛形管测量。 5.空气通过换热器的流通阻力,在换热器前后的风管上设静压测点;热水通过换热器的流通阻力,在换热器进出口处设测阻力测点测量。 6.热水流量用转子流量计测量。 二、设备准备 1.向电热水箱内注水至水箱净高5/6处。 2.工况调节 1)全开水箱电加热器开关,待水温接近试验温度时,打开水泵开关,利用水泵出口阀门调节热水流量。

2)在风机出口阀门全关的情况下开启风机,然后开启风阀,并利用该阀门调节空气流量。 3)视换热器情况,调节水箱电加热器功率(改变前三组加热器投入组别,并利用调压器改变第四组加热器工作电压),使热水温度稳定于试验工况附近。 4)调节热水出口再冷却器的冷水流量,使出口热水再冷却至不气化即可。 三、试验方法和数据处理 1.实验方法 1)拟定试验热水温度(可取T 1=60~80℃) 2)在固定热水流速,改变空气流速的工况下,进行一组试验(5个以上工况)。 3)在固定空气流速,改变热水流速的工况下,进行一组试验(5个以上工况)。 4)每一工况的试验,均需测定以下参数:空气进口温度(或室温);空气出口温度及空气流量;热水进出口温度及热水流量;空气和热水通过换热器的阻力等。 2.数据处理 1)空气获热量:Q 1=C pk ·G k (t 2-t 1), [W] 2)热水放热量:Q 2=C ps ·G s (T 1-T 2), [W] 3)平均换热量:2 2 1Q Q Q += , [W] 4)热平衡误差:% 1002 2 121?+-= ? Q Q Q Q 5)传热系数:t F Q K ??= · [W/m 2·℃] 式中:C pk ,C ps 分别为空气和水的定压比热。[J/kg ·℃] G k ,G s 分别为空气和水的质量流量,[Kg/s] G k =F k k p ρξ)(2?? G s ——进口温度下的水流量 Kg/s F k ——测速风管面积,[m 2] ξ——笛形管压力修正系数,=1; p ?——笛形管压差读数,[p a ] ρk ——空气密度,[Kg/m 3] t 1,t 2——空气的进出口温度,[℃] T 1,T 2——热水的进出口温度, [℃] F ——换热器散热面积2.775[m 2] t ?——传热温差,[℃]

第五章 传热过程分析和换热器计算

第九章 传热过程分析和换热器计算 在这一章里讨论几种典型的传热过程,如通过平壁、圆筒壁和肋壁的传热过程通过分析 得出它们的计算公式。由于换热器是工程上常用的热交换设备,其中的热交换过程都是一些典型的传热过程。因此,在这里我们对一些简单的换热器进行热平衡分析,介绍它们的热计算方法,以此作为应用传热学知识的一个较为完整的实例。 9-1传热过程分析 在实际的工业过程和日常生活中存在着的大量的热量传递过程常常不是以单一的热量传递方式出现,而多是以复合的或综合的方式出现。在这些同时存在多种热量传递方式的热传递过程中,我们常常把传热过程和复合换热过程作为研究和讨论的重点。 对于前者,传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的综合热量传递过程,在第一章中我们对通过大平壁的传热过程进行了简单的分析,并给出了计算传热量的公式 t kF Q ?=, 9-1 式中,Q 为冷热流体之间的传热热流量,W ;F 为传热面积,m 2;t ?为热流体与冷流体间的某个平均温差,o C ;k 为传热系数,W/(?2m o C)。在数值上,传热系数等于冷、热流体间温差t ?=1 o C 、传热面积A =1 m 2时的热流量值,是一个表征传热过程强烈程度的物理量。在这一章中我们除对通过平壁的传热过程进行较为详细的讨论之外,还要讨论通过圆筒壁的传热过程,通过肋壁的传热过程,以及在此基础上对一些简单的包含传热过程的换热器进行相应的热分析和热计算。 对于后者,复合换热是定义为在同一个换热表面上同时存在着两种以上的热量传递方式,如气体和固体壁面之间的热传递过程,就同时存在着固体壁面和气体之间的对流换热以及因气体为透明介质而发生的固体壁面和包围该固体壁面的物体之间的辐射换热,如果气体为有辐射性能的气体,那么还存在固体壁面和气体之间的辐射换热。这样,固体壁面和它所处的环境之间就存在着一个复合换热过程。下面我们来讨论一个典型的复合换热过程,即一个热表面在环境中的冷却过程,如图9-1所示。由热表面的热平衡可知,表面的散热热流应等于其与环境流体之间的对流换热热流加上它与包围壁面之间的辐射换热热流,即r c Q Q Q +=,式中 图9-1热表面冷却过程

第10章 传热过程分析与换热器的热计算(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)

第10章 传热过程分析与换热器的热计算 课堂讲解 课后作业 【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ,壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝 侧的平均传热系数)/(700520K m W h ?=,管内水侧平均的表面传热系数 )/(30042K m W h i ?=。试计 (1)(2)【流动,t ?='202 (1)(2)(3)【80,,=℃; 根内径 为h 15000=度。 ?m t 的修正。 【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=?='=?='。取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =?=,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。 【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行:360,1=t ℃,300,,1=t ℃,30,2=t ℃,200,,2=t ℃,11c q m =2500W/K ,K=800() k m W ?2。运行一年后发现,在11c q m 、22c q m 、

及,1t 、, 2t 保持不变的情形下,冷流体只能被加热到162℃,而热流体的出口温度则高于300℃。试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。 【解】不结垢时, ()2.210160/270ln 160270=-=?m t ℃,()2892.02.2108003003602500m t k A m =?-?=?Φ= K W c q c q m m /4.882170602500302003003601122==--=. 结垢后,()W t c q m 116471301624.882222=-?==Φδ。 又 1255030162,,,2,,211--t t q c q m ?m t k ,,1【r i 条件 即 由此得 【T ∞的气流 ε,∞=300K , mc 解得T

实验一 换热器换热性能实验

实验一 换热器换热性能实验 一、实验目的 1.测试换热器的换热能力; 2.了解传热驱动力的概念以及它对传热速率的影响。 二、实验装置 过程设备与控制多功能实验台 三、基本原理 换热器工作时,冷、热流体分别处在换热管的两侧,热流体把热量通过管壁传给冷流体,形成热交换。当若换热器没有保温,存在热损失,则热流体放出的热量大于冷流体获得的热量。 热流体放出的热量为: )(21T T c m Q pt t t -= (3-1) 式中 : t Q ——单位时间内热流体放出的热量, kW ; t m ——热流体的质量流率,kg/s ; pt c ——热流体的定压比热,kJ/kg·K ,在实验温度范围内可视为常数; 1T 、2T ——热流体的进出口温度,K 或o C 。 冷流体获得的热量为: )(12t t c m Q ps s s -= (3-2) 式中 :s Q ——单位时间内冷流体获得的热量,kJ/s=kW ; s m ——冷流体的质量流率,kg/s ; ps c ——冷流体的定压比热,kJ/kg·K ,在实验温度范围内可视为常数; 1t 、2t ——冷流体的进出口温度,K 或o C 。 损失的热量为: s t Q Q Q -=? (3-3)

冷热流体间的温差是传热的驱动力,对于逆流传热,平均温差为 ) /l n (2121t t t t t m ???-?= ? (3-4) 式中: 211t T t -=?、122t T t -=?。 本实验着重考察传热速率Q 和传热驱动力m t ?之间的关系。 四、实验步骤 实验前,首先设定初始炉温,待炉温达到设定值后,开始以下步骤。 1.打开热流体管程入口阀1、热流体管程出口阀2,出口流量调节阀6、冷流体壳程入口阀7、冷流体壳程出口阀8,其他阀门关闭,使热流体走管程、冷流体走壳程; 2.打开灌泵,保证离心泵中充满水,开排气阀放净空气; 3.关自来水阀门,启动泵。调节压力调节旋钮(11-7),调整转速使压力保持在0.4Mpa 。 4.调节热流体管程进口阀1,同时观察实验画面,使热流体流量保持0.3L/s 不变; 5.调节出口流量调节阀6,使冷流体流量保持1.0L/s 不变; 6.清空数据库; 7.关闭热水泵,开循环泵,待炉内水温均匀后,关循环泵开热水泵。 8. 待冷流体的进出口温度1t 、2t 及热流体的出口温度2T 稳定后记录数据。 9. 改变炉内的设定温度,重复步骤7。 五、数据记录和整理 保持热流体流量t V 及冷流体流量s V 不变,改变热流体的进口温度1T ,测量冷流体的进出口温度1t 、2t 及热流体的出口温度2T ,根据公式(3-1)和(3-2)分别计算热流体放出的热量t Q 和冷流体获得的热量s Q ,并由式(3-3)计算损失的热量,根据公式(3-4)计算平均温差m t ?,将测量和计算出的结果填入数据表3-1中。

换热器综合实验台

换热器综合实验台 实验指导书 换热器性能实验主要对应用较广的间壁式换热器中的三种换热器—套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试. 其中, 对套管式换热器和螺旋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进行一种流动方式的性能测试 . 换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数、对数传热温差和热平衡误差等 , 并就不同换热器、不同两种流动方式、不同工况的传热情况和性能进行比较和分析 . 一、实验目的 1、熟悉换热器性能的测试方法; 2、了解套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其 性能的差别; 3、加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识; 4、绘制换热器传热性能曲线 二、实验装置 实验装置采用(换热器综合实验台), 其流程图如图 1所示. 换热形式为热水 - 冷水换热 . 热水加热采用电加热式(可调节加热功率),冷水为循环用水(可外接自来水),顺逆流的换向阀及各种换热器的切换均采用电控阀门控制,冷、热流体的进出口温度采用温度数显仪,可以通过琴键开关来切换测温点。

三、实验操作 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更换并安装好需要测试的换热器。 ③按顺流(或逆流)方式调整冷流换向阀门组和各阀门的开或闭。 ④冷、热水箱充水。 2、进行实验 ①接通电源,启动冷水泵和热水泵(为了提高热水温升速度,可先不启动冷水 泵),并调节好合适的流量。 ②调整控温仪,使其能使加热水温控制在 80C以下的某一指定温度。 ③将热水箱的手动和自动电加热器均送电投入使用。 ④待自动电加热器第一次动作之后,切断手动电加热器开关。此后,加热系统进入 自动控温状态。 ⑤利用温度测点选择琴键开关和温度数显仪,观测和检查换热器冷、热流体的进出 口温度。 ⑥待冷、热流体的温度基本稳定后,即可测读出这些测温点的温度数值,同时在流 量计上测读冷、热流体的流量读数。 把这些测试结果记录在事先设计好的实验记录表(如下表)中。 ⑦如需要改变流动方向(顺、逆流)的实验,或需要绘制换热器传热性能曲线而要 求改变工况(如改变冷水(热水)流速(或流量))进行实验,或需要重复进行实验时,都就要重新安排实验,实验方法与上述基本相同。记录下这些实验的测试数据。 ⑧实验结束后,首先关闭电加热器, 5 分钟后切断全部电源。

第4章 传热过程及换热器1

第4章传热过程及换热器 4.1 化工生产中的传热过程及常见换热器 1.化工生产中的传热过程 系统内温度的差异使热量从高温向低温转移的过程称之为热量传递过程,简称传热过程。 化工生产中的传热过程比比皆是,所有化学反应都要在一定温度下进行,为了满足工艺条件,必须适当地供给热量或移走热量;单元操作中的蒸发、精馏、干燥等过程也需要按一定速率供给热量或移走热量;许多设备和管道都在高温或低温下运行,应尽量减少它们与外界的传热,需要保温;为节约能源、降低成本,化工企业需要热量回收和综合利用等。可见,传热过程不但为化工生产过程提供了必要的温度条件,保证了过程的热量平衡,满足了生产的要求,而且也是化学工业提高经济效益、保护环境的重要措施。通常,传热设备在化工企业设备投资中占很大比例,有些可达40%左右,所以传热过程是化工生产十分重要的单元操作之一。 化工生产对传热的要求有两类,一是要求热量的传递速率要高,如上述的化学反应的加热或冷却,目的是增大设备的传热强度、提高生产能力或减小设备尺寸、降低生产费用;另一类则是要求尽量避免热量传递,如设备和管道的保温、保冷,需要采用隔热等方法减小传热速率。 传热过程也分为定态传热和非定态传热两种,换热器传热面上各点温度不随时间而改变的过程称为定态传热,反之,称为不定态传热。工业生产中的连续换热操作多属于前者,间歇操作或连续操作的换热器开工之时多属于非定态传热。定态传热时传热速率亦不随时间而变化,即传热速率为常量。 工业上的传热过程中,冷流体和热流体的接触有三种方式。 ①直接接触式在某些传热过程中,例如热气体的直接水冷却及热水的直接空气冷却等,采用冷、热流体直接接触进行换热。这种方式传热面积大,设备亦简单。典型的直接接触式换热设备是由塔型的外壳及若干促进冷、热流体密切接触的内件(如填料)等构成。 ②间壁式在大多数情况下,工艺上不允许冷、热流体直接混合,而往往是将冷、

换热器综合实验

换热器综合实验 实验类型: 综合性实验 适用对象: 热动、集控、建环、制冷专业 一、实验目的 1、熟悉换热器性能的测试方法,了解影响换热器性能的因素。 2、掌握间壁式换热器传热系数的测定方法。 3、了解套管式换热器、板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别。 4、加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识。 5、熟悉流体流速、流量、压力、温度等参数的测量技术。 二、实验要求 1、以传热系数为纵坐标,冷(热)水流量为横坐标绘制换热器传热性能曲线。 2、对三种不同型式的换热器传热性能进行比较。 3、分析影响换热器性能的因素。 4、根据实验结果,计算冷热流体与管壁的表面传热对流换热热阻,管壁的导热热阻,比较在传热过程中各个热阻所占的比例。 三、实验原理 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。 图1 换热器综合实验台原理图 1.冷水泵 2.冷水箱 3.冷水浮子流量计 4.冷水顺逆流换向阀门组 5.列管式换热器 6.套 管式换热器7.电加热水箱8.热水浮子流量计9.回水箱10.热水泵11.板式换热器 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。

热流体放热量 )(11111"-'=t t m c φ (1) 冷流体吸热量 )(22222'-"=t t m c φ (2) 平均换热量 2 2 1φφφ+= (3) 热平衡误差 %1002 1?-= ?φ φφ (4) 换热器温差 min max min max ln t t t t t m ???-?= ? (5) 传热系数 m t A k ?= φ (6) 内部流动对流换热 4.08.0Pr Re 023.0=Nu (7) 外部流动对流换热 m n C Nu Pr Re = (8) 其中C 、n 、m 值可以查课本。 四、实验所需仪器、设备、材料 本实验主要对应用较广的三种换热器进行实验:套管式换热器、板式换热器和列管式换热器。实验装置如图2所示。 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。实验中所需的仪器设备如下: 1、换热器几何尺寸 (1)套管式换热器 换热面积0.22 m 2 外管:外径25mm ,壁厚2mm 铜管, 中间管外径12mm ,壁厚1mm 铜管,长80㎝,8组并 列 (2)板式换热器 换热面积0.40 m 2 (3)列管式换热器 换热面积0.51 m 2 外壳外径110mm ,壁厚2mm 不锈钢,中间管子外径16mm ,壁厚1mm 不锈钢管, 长84㎝,2条(4根管两次折流,即3个管程) 2、电加热总功率 9.0 kW 3、冷、热水泵 允许工作温度:<80 ℃ 额定流量:3 m 3/h 扬程:12 m

传热过程及换热器例题

传热过程与换热器 1.一外直径为20mm 的导线用橡胶做绝缘,橡胶绝缘层的厚度为10mm ,导热系数为0.15K) W/(m ?,它与外部空气间的表面传热系数为10K) W/(m 2?。试分析此情况下的橡胶绝缘层是否妨碍导线的散热。 解 本题导线外直径mm 201=d ,绝缘层厚度m m 10=δ,则绝缘层外直径mm 4010220212=?+=+=δd d 。临界绝缘直径c d 为 mm 30m 03.010 15.0222i c ==?==h d λ 显然,导线绝缘层外直径大于临界绝缘直径,即c 2d d >,此时的热阻比临界绝缘直径时的热阻要大,使得导线的散热量减少。因此从有利于导线的散热考虑,橡胶绝缘层厚度应取mm 52/)2030(2/)(1c =-=-d d 为宜。 2.已知热流体进口温度为80℃,出口温度为50℃,而冷流体进口温度为10℃,出口温度为30℃。试计算换热器为下列情况下的对数平均温压。(1) 纯顺流。(2) 纯逆流。(3) 1-2型壳管式。 解 根据题意,801 ='t ℃,501=''t ℃;102='t ℃,302=''t ℃,则 (1) 纯顺流时,70108021 =-='-'='?t t t ℃;20305021=-=''-''=''?t t t ℃,则 9.3920 70ln 2070)ln(m1=-=''?'?''?-'?=?t t t t t ℃ (2) 纯逆流时,50308021 =-=''-'='?t t t ℃;40105021=-='-''=''?t t t ℃,则 8.4440 50ln 4050)ln(m2=-=''?'?''?-'?=?t t t t t ℃ (3) 1-2型壳管式,因为不是纯顺流或纯逆流,因此需要先按纯逆流考虑,再进行修正即可。5.1103050802211=--='-''''-'=t t t t R ;284.010******** 22=--='-''-''=t t t t P ,查得1-2型壳管式换热器的修正函数ψ为 95.0)284.0,5.1(),(===f P R f ψ

板式换热器如何进行压力试验

板式换热器属于热交换设备,制造完工的板式换热器应对换热器管板的连接接头,管程和壳程进行耐压试验或增加气密性试验,耐压试验包括水压试验和气压试验。板式换热器一般进行水压试验,但由于结构或支撑原因,不能充灌液体或运行条件不允许残留试验液体时,可采用气压试验。 在使用之前要进行试压,换热器的试压系统由换热器、试压泵、金属软管、压力表、盲板和试压环等组成。换热器设备的试压主要包括:介质试验、气密试验、水压试验。 压力试验顺序及要求 1、固定管板式 (1)、壳程试压。检查壳体、换热管与管板相连接接头及有关各部位。 (2)、管程试压。检查管箱及有关部位。 2、U形管式换热器、釜式重沸器(带u形管束)及填料函式换热器 (1)、壳程试压(用试验压环)。检查壳体、管板、换热管与管板连接部位及有关部位。 (2)、管程试压。检查管箱的有关部位。 3、浮头式换热器、釜式重沸器(带浮头式管束) (1)、用试验压环和浮头专用试压工具进行管与管板相连接接头试压。对釜式重沸器,还应配备管与管板连接接头试压专用壳体,检查换热管与管板连接接头及有关部位。 (2)、管程试压。检查管箱、浮头盖及有关部位。 (3)、壳程试压:检查壳体、换热管与管板连接接头及有关部位。 4、当管程的试验压力高于壳程压力时,接头试压。应按图样规定,或按生产和施工单位双方商定的方法进行。 5、重叠换热器接头试压单台进行。当各台换热器程间连通时,管程及壳程试压在重叠组装后进行。检查接管法兰处的密封。 6、换热器试压后内部积水应放净。必要时应吹干。 验收 1、设备投用运行一周,各项指标达到技术要求或能满足生产需要。 2、设备防腐、保留完整无损,达到完好标准。 3、提交下列技术资料 (1)、设计变更及材料代用通知单,材质、零部件合格证。 (2)、检修记录。 (3)、焊缝质量检验(包括外观检验和无损探伤等)报告。

换热器综合实验

换热器综合实验

换热器综合实验 实验类型: 综合性实验 适用对象: 热动、集控、建环、制冷专业 一、实验目的 1、熟悉换热器性能的测试方法,了解影响换热器性能的因素。 2、掌握间壁式换热器传热系数的测定方法。 3、了解套管式换热器、板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别。 4、加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识。 5、熟悉流体流速、流量、压力、温度等参数的测量技术。 二、实验要求 1、以传热系数为纵坐标,冷(热)水流量为横坐标绘制换热器传热性能曲线。 2、对三种不同型式的换热器传热性能进行比较。 3、分析影响换热器性能的因素。 4、根据实验结果,计算冷热流体与管壁的表面传热对流换热热阻,管壁的导热热阻,比较在传热过程中各个热阻所占的比例。 三、实验原理 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。

1 11 10 9 8 76 3 2 图1 换热器综合实验台原理图 1.冷水泵 2.冷水箱 3.冷水浮子流量计 4.冷水顺逆流换向阀门组 5.列管式换热器 6.套管式换热器 7.电加热水箱 8.热水浮子流量 计 9.回水箱 10.热水泵 11.板式换热器 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。 热流体放热量 )(1 1 1 1 1 "-'=t t m c φ (1) 冷流体吸热量 )(2 2 2 2 2 '-"=t t m c φ (2) 平均换热量 2 2 1φφφ+= ( 3 )

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