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化工原理の传热实验一、实验目的1、学习传热系数的测定方法；2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。
二、实验原理本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2k m W t A qK m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图 式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2） 式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A ：][2m L d A m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P R Nu 0α= （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数αo ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。
换热器基础知识简单计算板式换热器板片面积选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法：Q=K×F×Δt，Q——热负荷K——传热系数F——换热面积Δt——传热对数温差传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。
最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。
换热器的分类与结构形式换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一、换热器按传热原理可分为：1、表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3、流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
4、直接接触式换热器直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。
二、换热器按用途分为：1、加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。
2、预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。
3、过热器过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
4、蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。
三、按换热器的结构可分为：可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量，WKo—传热系数，W/（m2.C）F—传热面积，m2Δtm—对数平均温差，CΔtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为：K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2）但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C）αi—管内侧换热系数，W/（m2.C）γi—管内侧污垢系数，m2.C/kWδ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，mλ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.Cξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C）Fof—外表面积，m2Fi—内表面积，m2Fr—铜管外表面积，m2Ff—肋片表面积，m2ηf—肋片效率，公式分析：从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
实用标准文档制冷空调常用计算公式序号 名称 单位计算公式1 总热量 Kcal/h QT=Qs=Q LQT(Q T-空气的总热量 Qs-空气的显热量QL-空气的潜热量）空气冷却： QT =0.24 §*L*( 1- 2)2 显热量 Kcal/h 空气冷却： Qs=Cp*§*L*(T 1-T 2)Qs(Qs-空气的显热量 L- 室内总送风量m3/hCp-空气比热 0.24 Kcal/h ℃ T1-空气的最初干球温度℃T2-空气的最终干球温度℃ )3潜热量 Kcal/h 空气冷却： QL =600 §*L*(W 1-W 2)QLQL-空气的潜热量 L- 室内总送风量m3/h4 冷冻水量L/s V1=Q 1/4.187* △ T1 V1 Q1-制冷量（ KW ）△ T1-冷冻水出入水温差 5 冷却水量L/s V2=Q 2/4.187* △ T2V2 Q2-冷凝热量 (KW)△ T2-冷却水出入水温差6制冷效率 -EER=制冷能力 (Mbtu/h)/ 耗电量 (KW)COP= 制冷能力 (KW)/ 耗电量 (KW)7 部分负荷 KW/ NPLV= 1性能 NPLVTR0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/DA-100 ％负荷时单位能耗KW/TRB-75 ％负荷时单位能耗KW/TR 8 满载电流 AFLA=N/ 、 3UCOSO（三相） (N- 制冷机组耗电功率KW FLAU- 机组电压KV ）9 新风量 Lm3/hL0=nV换气次数 * 房间体积10 送风量 L m3/h 空气冷却：)L=QS/Cp* §*(T -T1 211 风机功率 KWN1=L1H1/102n1n2N 1L1-风机风量 L/s H1-风机风压 mH 2O水泵功率 KW 12N2备注1-空气的最初热焓 KJ/Jg 2-空气的最终热焓 KJ/Jg §-空气比重（1.25Kg/ m3） @20℃W 1- 空气的最初水分含量 Kg/KgW 1- 空气的最初水分含量 Kg/KgEER-制冷机组能源效率 (Mbtu/h)COP-制冷机组性能参数C-50 ％负荷时单位能耗KW/TRD-25 ％负荷时单位能耗KW/TRCOSO- 功率因数0.85-0.92 n-房间换气次数次/hV-房间体积 m3T1-空气初始温度℃T1-空气最终温度℃（直联时 n2=1, 皮带传动n2=0.9 ）n3- 水泵效率=0.7~0.85文案大全实用标准文档L2- 水流量 (l/s) n4- 传动效率Γ-比重（水或所用液体）=0.9~1.0H -水泵压头（ m.H O）2 213水管直径mm= 35.86√ L2 L2- 水流量(l/s)D D=√ 4x1000.L 2 V-水流速（ m/s）π V V14风管面积m2 L1-风机风量F F=a.b.L1/1000μ（l/s ）μ - 风管风速（m/s ）一、商业和公共建筑物的空调设计参数（水机国家规范）室内参数每人换气冷量估算 w/m2夏季冬季标准次数中国美国香港设计场所温度相对温度相对新风纽约℃湿度℃湿度量次/h(%) (%) L/S酒店大堂23-25 50-65 18-20 30-45 -- -- 200 240 -- 单人客房24-26 50-65 20-22 30-45 14 0.5-1 110 150 140 双人客房24-25 50-65 20-22 30-45 14 0.5 110 150 140 中餐厅23-26 50-65 16-18 30-45 7 10 180-350 530 460 西餐 `咖啡厅23-26 50-65 16-18 30-45 7 10 160-200 450 370 舞厅22-26 50-65 16-18 30-45 9 8 250-350 470 460 一层商场24-26 50-65 18-20 30-45 4 8-10 150-250 230 240 四层商场24-26 50-65 18-20 30-45 4 8-10 150-250 210 210 健身房24-26 50-65 18-20 30-45 6 8 240 -- -- 保龄球场22-24 50-65 16-18 45-55 6 -- 100-200 每球道5200写字楼-- -- -- -- -- -- -- -- -- 25%玻璃窗23-26 50-65 20-22 40-50 10 6 100-120 150 150 50%玻璃窗23-26 50-65 20-22 40-50 10 6 120-150 170 170 100%玻璃窗23-26 50-65 20-22 40-50 10 6 150-210 210 210 内部无窗区23-26 50-65 20-22 40-50 10 6 90 -- 95 电脑机房23-26 50-65 22-24 30-45 6 6 -- -- -- 剧院22-24 50-65 20-22 40-55 7 12 180-350 250 250 百货公司22-24 50-65 20-22 40-55 4 20 250-300 210 170 医院 * 22-24 50-65 20-21 40-50 10-14 6 120-150 190 170 银行营业区24-26 50-65 18-20 40-50 7 6 120 210 170 会议室24-26 50-65 18-20 40-50 24 12 180-280 210 240 图书馆24-26 50-65 20-22 40-50 6 6 120 240 150 美容室24-26 50-65 18-22 50-60 7 15 -- 130 200 公寓豪华间24-26 50-65 20-22 40-55 10 6 120 190 170公寓普通间24-26 50-65 20-22 40-55 7 6 100 140 140 注: 医院采用全新风文案大全实用标准文档二、建筑物冷负荷分解概算指标建筑物冷负荷 w / m 2逗留者照明送风量显冷负荷总冷负荷m2/人w / m 2L/sm 2办公室中部区65 95 10 60 5 周边110 160 10 60 6个人办公室160 240 15 60 8会议室185 270 3 60 9学校教室130 190 2.5 40 9 图书馆130 190 6 30 9自助餐厅150 260 1.5 30 10公寓高层、南向110 160 10 20 10 高层、北向80 130 10 20 9戏院、大会堂110 260 1 20 12实验室150 230 10 50 10图书馆、博物馆95 150 10 40 8医院手术室110 380 6 20 8 公共场所50 150 10 30 8卫生所、诊所130 200 10 40 10理发室、美容院110 200 4 50 10百货地下150 250 1.5 40 12商店中间层130 225 2 60 10 上层110 20 3 40 8药店110 210 3 30 10零售店110 160 2.5 40 10精品店110 160 5 30 10酒吧130 260 2 15 10餐厅110 320 2 17 12饭店房间80 130 10 15 7 公共场所110 160 10 15 8工厂装配室150 260 3.5 45 9 轻工业160 260 15 30 10此设计参数的冷量估算为水机的设计参数，氟系统中央空调的冷量估算可以参照水机的参数。
F=Q/kK*△tmF 是换热器的有效换热面积Q 是总的换热量k 是污垢系数一般取0.8-0.9K 是传热系数△tm 是对数平均温差1.板式换热器简介板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。
它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。
板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
1.1板式换热器的基本结构板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。
板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。
板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。
框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。
板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。
1.2板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）a.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。
b.对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.c.占地面积小板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。
