换热器性能综合测试实验

空气-水换热器换热性能的测试实验一、实验目的1．本实验属于设计型实验，要求学生根据实验目标，给定实验设备，对整个实验方案、实验过程等进行全部实验设计；2．熟悉气-水换热器性能的测试方法；3．掌握气-水翅片管、光管换热器，在顺排、叉排、逆流、顺流各种情况下换热器的结构特点及其性能的差别。

二、实验装置简介（参见实验装置示意图）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.换热器5.实验台支架6.吸入段7.整流栅8.加热前空气温度9. 换热器前静压10.U形差压计11. 换热器后静压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.风量调节盘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.水箱气-水换热器实验装置由水箱、电加热器、循环水泵、水流量测量、水温度控制调节阀、压差测量、阀门、换热器、风管、整流栅、热电偶测温装置、空气流量测量、空气阻力测量、.风量调节盘、引风机等组成。

换热器型式有翅片管、光管两种，有顺流、逆流两种流动方式、布置方式有顺排、叉排两种。

1．换热器为表冷器，表冷器几何尺寸如下表：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．空气流量用笛形管配倾斜式微压计测量。

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嘴，配倾斜式微压计测量；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嘴，配用压差计测量。

6．热水流量用转子流量计测量。

三、实验目标通过气--水换热器性能测试试验，测定并计算出换热器的总传热系数，对数平均传热温差和热平衡误差等，绘制传热性能曲线，并作比较：（1）以传热系数为纵坐标，热水流量或空气流量为横坐标绘制传热性能曲线；并就不同换热器，两种不同流动方式、两种不同布置方式，不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。

四、实验设计内容：1．根据实验目标和气--水换热器实验装置，编写出实验工作原理和实验数据计算处理公式；2．实验方案设计，包括实验思路、实验方法、实验工况点的选择、热水进口温度大小选取（建议取60-80℃）；3验操作步骤设计，将整个实验操作过程步骤、注意事项编写出来。

实验一换热器性能实验1、水-水换热器性能实验一、实验目的通过本实验加深学生对水-水换热器的认识，了解对该类型的换热器的测试方法。

二、实验的主要内容本实验通过测量数据：1)冷、热流体的体积流量；2)冷、热流体的进、出口温度; 冷、热流体的进出口压力降。

计算传热系数，分析水-水换热器的传热性能。

三、实验设备和工具冷水机组，冷却塔，水-水换热器，涡轮流量计，水泵，冷媒泵，恒温器，温度传感器, 压力传感器。

四、实验原理右图表示通过平壁的传热方式，平壁左侧的高温流体经平壁把热量传递给平壁右侧的低温流体。

一般来说，传热过程中传递的热量正比于冷、热流体的温差及传热面积，它们之间的关系可用传热方程式表示：Q = K F - ：t W式中Q ----- 单位时间通过平壁的传热量，W ；2F——传热面积，m ；•迸一一冷、热流体间的温差，C；K __传热系数，W(m2 ©)2 2当F=1m ,^t=「c时，Q=K,表明传热系数在数值上等于温差为1C,面积为1m时的传热率。

传热系数是热交换设备的一个重要指标，传热系数愈大，传热过程愈激烈。

本实验原理图如图所示：五、实验方法和步骤怜测71)-------- [5] TI21实验方法在实验开始前，应检查设备、管线及测量仪表的可靠性。

开始运行后，应及时排净设备内的气体，使设备在完全充满实验流体的条件下运行并调节至试验工况（或指定工况），即需要调节换热器两侧流体的进口温度稳定在设定值附近，这两个参数允许的偏差范围按如下规定：实验中，冷侧流体进口温度通过恒温器2电加热器控制，热侧流体进口温度通过恒温器1电加热器控制。

在每个测定工况（或指定工况）下，均应稳定运行30min后，方可测定数据。

在每个测定工况（或指定工况）下，热平衡的相对误差均不得大于5%。

热侧流体换热量为：Q i =Cp i G i T i（t 13）i式中，Q i――换热器热侧换热量（kW）；Cp i——热侧流体的比热容（kJ （kg K））；G i――由涡轮流量计i测得的热侧流体体积流量（m3J s）；;?i ――热侧流体密度（kg / m）；T|3 ――热侧流体进口温度（C）；T4 ――热侧流体出口温度（C）。

传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。

二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(1)对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。

i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。

平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —壁面平均温度，℃。

因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。

管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。

由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 可采取一定的测量手段得到。

(2)对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。

板式换热器传热传质实验与理论研究一、本文概述板式换热器作为一种高效、紧凑的热交换设备，在现代工业生产过程中扮演着重要的角色。

其独特的板片结构和优良的传热性能使其成为许多工业领域的首选设备，如石油化工、食品加工、制药以及能源等行业。

然而，随着能源利用效率要求的提高和环保法规的日益严格，对板式换热器的传热传质性能提出了更高的要求。

因此，对板式换热器的传热传质实验与理论研究显得尤为重要。

本文旨在通过对板式换热器的传热传质实验与理论研究，深入探讨其传热传质机理，优化其性能设计，提高能源利用效率，并为板式换热器的实际应用提供理论支持和技术指导。

文章首先介绍了板式换热器的基本原理和结构特点，然后详细阐述了传热传质实验的设计与实施过程，包括实验设备、实验方法和数据处理等。

在此基础上，文章进一步分析了板式换热器的传热传质性能，探讨了其影响因素和优化策略。

文章总结了板式换热器传热传质实验与理论研究的主要成果和贡献，并展望了未来的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，不仅能够加深对板式换热器传热传质过程的理解，还能为板式换热器的优化设计和实际应用提供有益的理论依据和实践指导，对于推动板式换热器技术的发展和应用具有重要意义。

二、板式换热器的基本结构和原理板式换热器，也称为板式热交换器，是一种高效、紧凑且适应性强的热交换设备。

其结构独特，由一系列薄金属板片堆叠而成，这些板片之间形成了一系列通道，用于传递热量。

板式换热器的核心部分由板片、密封垫、压紧装置和框架组成。

板片是板式换热器的核心元件，通常采用不锈钢、钛或其他耐腐蚀材料制成。

板片之间设计有波纹形状，这不仅能增加传热面积，还能提供必要的刚性，保证板片之间的间距。

密封垫则放置在相邻板片之间，以防止流体泄漏。

压紧装置通常由螺栓和螺母组成，用于将板片和密封垫紧密地压合在一起，形成一个整体。

框架则用于支撑整个换热器，确保其在工作过程中的稳定性。

板式换热器的传热原理主要基于热传导和对流。

页脚内容1实验五 传热综合实验一、实验目的1.通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。

并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值和强化比Nu/Nu 0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验内容1. 测定5～6个不同流速下普通套管换热器的对流传热系数i α，对i α的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

2.测定5～6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α，对i α的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值。

3.同一流量下，按实验1所得准数关联式求得Nu 0，计算传热强化比Nu/Nu 0。

三、实验原理（一） 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定 1.对流传热系数i α的测定对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。

因为i α<<o α ,所以： （W/m 2·℃） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —换热器传热速率，W ；S i —管内换热面积，m 2； mi t ∆—对数平均温差，℃。

()i mi i i i S t Q K ⨯∆=≈/α页脚内容2对数平均温差由下式确定： 式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；T w —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用T w 来表示，管外为蒸汽冷凝，因此，将壁面平均温度近似视为蒸汽的温度，且保持不变。

传热面积(内)：i i i L d S π= 式中：d i —传热管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。

《传热学》实验指导书建筑环境与设备工程教研室实验一强迫对流换热实验、实验目的1、了解热工实验的基本方法和特点；2、学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法；3、巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识；4、培养学生独立进行科研实验的能力。

二、实验原理1、翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。

2、空气（气体）横向流过翅片管束时的对流换热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下：c H d/ B P t PN u=f（R e、P r、、——、——、--、——、n）（1）D o D o D o D o D o式中：N u= h ©为努谢尔特数;7R e= D o *Um= D o *Gm为雷诺数;Y np」=C…' 为普朗特数；hH、 & B分别为翅片高度、厚度、和翅片间距；P t、P|为翅片管的横向管间距和纵向管间距；n为流动方向的管排数；D o为光管外径，U m、G m为最窄流通截面处的空气流速（m/s）和质量流量（kg/m s）, 且G m=U m? p入p、卩、Y a为气体的特性值。

此外，换热系数还与管束的排列方式有关，有两种排列方式，顺排和叉排，由于在叉排管束中流体的紊流度较大，故其管外换热系数会高于顺流的情况。

对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时，式（ 1 ）可简化为:N u =f （R e、P r）对于空气，P r数可看作常数，故N u =f （R e）式（3）可表示成指数方程的形式—nN u =CR e (2)(3)(4)式中，C、n为实验关联式的系数和指数。

这一形式的公式只适用于特定几何条件下的管束，为了在实验公式中能反映翅片管和翅片管束的几何变量的影响，需要分别改变几何参数进行实验并对实验数据进行综合整理。