一、实验目的
1.了解普通套管换热器和强化套管换热器的结构。
2.掌握总传热系数K的测定方法。
二、实验装置与流程
实验三 传热实验
1.普通套管换热器;
2、内插有螺旋线圈的强
化套管换热器;
3、蒸汽发生器;
4、旋涡气泵;
5、旁路调节阀;
6、孔板流量计;
7、风机出口温度(冷流体
入口温度)测试点;
8、9空气支路控制阀;
10、11、蒸汽支路控制
阀;
12、13、蒸汽放空口;
14、蒸汽上升主管路;
15、加水口;
16、放水口;
17、液位计;
18、冷凝液回流口
空气由旋涡气泵吹出,由旁路
调节阀调节,经孔板流量计,
由支路控制阀选择不同的支路
进入换热器。管程蒸汽由加热
釜发生后自然上升,经支路控
制阀选择逆流进入换热器壳
程,由另一端蒸汽出口自然喷
出,达到逆流换热的效果。空
气经支路控制阀7后,进入蒸
汽发生器上升主管路上的热电
偶和传热系数分布实验管,可
完成热电偶原理实验。
三、设备主要技术数据(供参考):
1.传热管参数:
实验内管内径di(mm) 20.00
实验内管外径do(mm) 22.0
实验外管内径Di(mm) 50
实验外管外径Do(mm) 57.0
测量段(紫铜内管)长度l(m) 1.20
丝径h(mm) 1
节距H(mm) 40
操作电压 ≤200伏
操作电流 ≤10安
加热釜
强化内管内插物
(螺旋线圈)尺寸
2.空气流量计
a 由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。空气流量由下列公式计算。
(第1套) 6203.00 )(113.18 PV t Δ×= (第2套) 6203.00 )(113.18 PVt Δ×=
其中, 为0tV
0tV
t0=20℃下的体积流量,m3/h ;
-
b 要想得到实验条件下的空气流量V (m3/h)则需按下式计算:
0273
273
0 t
tVV t +
+×= t 为换热器管内空气进出口平均温度,℃
PΔ为孔板压差,kPa
3. 温度测量
a 空气入传热管测量段前的温度t1 ( ℃ )由电阻温度计测量,由数字显示仪表直接读出。
b 空气出传热管测量段时的温度t2 ( ℃ )由电阻温度计测量,由数字显示仪表直接读出。
c 管外壁面平均温度tw( ℃ )由数字式温度计直接读出。
4. 电加热釜
电加热釜是产生水蒸汽的装置,使用体积为7升(加水至液位计的上端红线 ), 内装有一支2.5kw的螺旋形电热器,当水温为30℃时,
用200伏电压加热,约25分钟后水便沸腾,为了安全和长久使用,建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。
5. 气源(鼓风机)
又称旋涡气泵, XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约0.75 KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小
空气流量基本满足要求,使用过程中 , 输出空气的温度呈上升趋势。
6. 稳定时间
稳定时间是指在外管内充满饱和蒸汽,并在不凝气排出口有适量的汽(气 ) 排出,空气
流量调节好后,过15分钟,空气出口的温度t2 ( ℃ )可基本稳定。
四、实验原理
总传热系数
1At
QK
m ×Δ
=
1.对数平均温差
)(
)(ln
)()(
2
1
21
tT
tT
tTtTt m
−
−
−−−=Δ
2.传热管(内管)外表面积 LdA 11 π=
3.传热速率 )( 1222 ttcmQ ps −= 36002
ρs
s
Vm =
五、实验方法及步骤
1.实验前的准备,检查工作.
(1) 向电加热釜加水至液位计上端红线处。
(2) 向冰水保温瓶中加入适量冰水,并将冷端补偿热电偶插入其中。
(3) 检查空气流量旁路调节阀是否全开。
(4) 检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。保证蒸汽和空气管线的畅通。
(5) 接通电源总闸,设定加热电压,启动电加热器开关,开始加热。
2.实验开始.
(1)一段时间后水沸腾,水蒸汽自行充入普通套管换热器外管,观察蒸汽排出口有恒量蒸
汽排出,标志着实验可以开始。
(2) 约加热十分钟后,可提前启动鼓风机,保证实验开始时空气入口温度t1(℃)比较稳定。
(3) 调节空气流量旁路阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值(当旁路阀全开时,通
过传热管的空气流量为所需的最小值,全关时为最大值)。
(4) 稳定5-8分钟左右可转动各仪表选择开关读取t1,t2,E值。
(注意:数据点必须稳定足够的时间)
(5) 转换支路,重复步骤(3)的内容,进行强化套管换热器的实验。测定1组实验数据。
3. 实验结束.
(1) 关闭加热器开关。
(2) 过5分钟后关闭鼓风机,并将旁路阀全开。
(3) 切段总电源
(4) 若需几天后再做实验,则将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。
五、使用本实验设备应注意的事项
1.检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后,进行下一实验之前,如果发现水位过低,应及时补给水
量。
2.必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前,两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时,应先开启需要
的支路阀,再关闭另一侧,且开启和关闭控制阀必须缓慢,防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
3.必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前,两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时,应先关
闭风机电源,然后开启和关闭控制阀。
4.电源线的相线,中线不能接错,实验架一定要接地。
5. 数字电压表及温度、压差的数字显示仪表的信号输入端不能"开路"。
六、
报告
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内容
实验的原始数据一览表、计算结果一览表,写出计算过程。