氣氣列管換熱實驗臺，氣-氣列管換熱實訓設備
2024-08-04 15:24
氣氣列管換熱實驗是一種重要的化工原理實驗，旨在通過實際操作和測量，深入了解氣體在列管換熱器中的換熱過程及其影響因素。以下是對該實驗的詳細介紹：
一、實驗目的
測定列管式換熱器的總傳熱系數：通過實驗數據計算得出換熱器的總傳熱系數，以評估其換熱性能。
考察流體流速對總傳熱系數的影響：通過改變冷、熱流體的流速，觀察并記錄其對總傳熱系數的影響，以探索流速與傳熱效率之間的關系。
比較并流流動傳熱和逆流流動傳熱的特點：通過對比并流和逆流兩種不同流動方式下的換熱效果，分析它們的優缺點及適用場景。
二、實驗原理
在工業生產過程中，冷、熱流體系通常通過固體壁面（傳熱元件）進行熱量交換，這種傳熱方式稱為間壁式換熱。氣氣列管換熱實驗中的傳熱過程主要由熱流體對固體壁面的對流傳熱、固體壁面的熱傳導和固體壁面對冷流體的對流傳熱三部分組成。達到傳熱穩定時，總傳熱系數K、傳熱量Q、冷熱流體的質量流率m、比熱cp、進出口溫度T/t以及傳熱面積A之間存在一定的關系式，用于計算和分析實驗數據。
三、實驗裝置與流程
氣氣列管換熱實驗裝置通常由列管換熱器、風機、加熱器、流量計、溫度傳感器以及一系列控溫和測量儀表組成。實驗流程大致如下：
準備階段：檢查實驗裝置是否完好并連接正確；開啟總電源開關和儀表開關，待各儀表溫度自檢顯示正常后進行下一步操作。
熱流體準備：打開熱流體風機的出口旁路并啟動風機；調節旁路閥門使熱流體流量達到設定值并保持恒定；開啟加熱開關并通過儀表調節加熱電壓至一恒定值使熱流體溫度達到所需水平。
冷流體準備：啟動冷流體風機并通過儀表調節其風量；根據需要選擇并流或逆流換熱方式并打開相應的閘閥。
數據記錄：在冷、熱流體流量和溫度達到穩定后記錄實驗數據包括冷熱流體的進口和出口溫度以及流量等參數。根據需要改變冷流體的風量并重復上述步驟進行多組實驗。
實驗結束：先關閉加熱器待各溫度顯示至室溫左右再關閉風機和其他電源以確保安全。
四、數據處理與分析
根據實驗記錄的數據可以計算出傳熱量Q、冷熱流體的對數平均溫差tm以及總傳熱系數K等參數。通過對比不同流速下或不同流動方式下的總傳熱系數可以分析流速和流動方式對傳熱效率的影響。同時可以將實驗結果與理論值或經驗公式進行比較以驗證實驗數據的準確性和可靠性。
五、注意事項
安全操作：實驗過程中應注意安全操作規范避免觸電、燙傷等事故發生。
準確測量：在測量過程中應注意測量精度和準確度避免誤差對實驗結果的影響。特別是溫度、流量等關鍵參數的測量應采用高精度儀器進行。
合理控制變量：在進行實驗時應合理控制變量以確保實驗結果的可靠性和可比性。例如，在測定總傳熱系數時應保持其他參數如流體物性、流速等恒定不變。
及時記錄數據：在實驗過程中應及時記錄實驗數據以便后續處理和分析。同時應注意數據的完整性和準確性避免遺漏或錯誤記錄。
六、實驗應用與拓展
氣氣列管換熱實驗在化工、能源、環保等領域具有廣泛的應用價值。通過該實驗可以了解氣體在列管換熱器中的換熱特性及其影響因素為工業生產和工程設計提供重要參考依據。此外還可以結合其他實驗手段如數值模擬等進一步拓展實驗研究的深度和廣度以探索更高效的換熱方式和優化換熱器的設計。
YUY-HY117氣-氣列管換熱實驗裝置
一、實驗目的
測定列管式換熱器的總傳熱系數：通過實驗數據計算得出換熱器的總傳熱系數，以評估其換熱性能。
考察流體流速對總傳熱系數的影響：通過改變冷、熱流體的流速，觀察并記錄其對總傳熱系數的影響，以探索流速與傳熱效率之間的關系。
比較并流流動傳熱和逆流流動傳熱的特點：通過對比并流和逆流兩種不同流動方式下的換熱效果，分析它們的優缺點及適用場景。
二、實驗原理
在工業生產過程中，冷、熱流體系通常通過固體壁面（傳熱元件）進行熱量交換，這種傳熱方式稱為間壁式換熱。氣氣列管換熱實驗中的傳熱過程主要由熱流體對固體壁面的對流傳熱、固體壁面的熱傳導和固體壁面對冷流體的對流傳熱三部分組成。達到傳熱穩定時，總傳熱系數K、傳熱量Q、冷熱流體的質量流率m、比熱cp、進出口溫度T/t以及傳熱面積A之間存在一定的關系式，用于計算和分析實驗數據。
三、實驗裝置與流程
氣氣列管換熱實驗裝置通常由列管換熱器、風機、加熱器、流量計、溫度傳感器以及一系列控溫和測量儀表組成。實驗流程大致如下：
準備階段：檢查實驗裝置是否完好并連接正確；開啟總電源開關和儀表開關，待各儀表溫度自檢顯示正常后進行下一步操作。
熱流體準備：打開熱流體風機的出口旁路并啟動風機；調節旁路閥門使熱流體流量達到設定值并保持恒定；開啟加熱開關并通過儀表調節加熱電壓至一恒定值使熱流體溫度達到所需水平。
冷流體準備：啟動冷流體風機并通過儀表調節其風量；根據需要選擇并流或逆流換熱方式并打開相應的閘閥。
數據記錄：在冷、熱流體流量和溫度達到穩定后記錄實驗數據包括冷熱流體的進口和出口溫度以及流量等參數。根據需要改變冷流體的風量并重復上述步驟進行多組實驗。
實驗結束：先關閉加熱器待各溫度顯示至室溫左右再關閉風機和其他電源以確保安全。
四、數據處理與分析
根據實驗記錄的數據可以計算出傳熱量Q、冷熱流體的對數平均溫差tm以及總傳熱系數K等參數。通過對比不同流速下或不同流動方式下的總傳熱系數可以分析流速和流動方式對傳熱效率的影響。同時可以將實驗結果與理論值或經驗公式進行比較以驗證實驗數據的準確性和可靠性。
五、注意事項
安全操作：實驗過程中應注意安全操作規范避免觸電、燙傷等事故發生。
準確測量：在測量過程中應注意測量精度和準確度避免誤差對實驗結果的影響。特別是溫度、流量等關鍵參數的測量應采用高精度儀器進行。
合理控制變量：在進行實驗時應合理控制變量以確保實驗結果的可靠性和可比性。例如，在測定總傳熱系數時應保持其他參數如流體物性、流速等恒定不變。
及時記錄數據：在實驗過程中應及時記錄實驗數據以便后續處理和分析。同時應注意數據的完整性和準確性避免遺漏或錯誤記錄。
六、實驗應用與拓展
氣氣列管換熱實驗在化工、能源、環保等領域具有廣泛的應用價值。通過該實驗可以了解氣體在列管換熱器中的換熱特性及其影響因素為工業生產和工程設計提供重要參考依據。此外還可以結合其他實驗手段如數值模擬等進一步拓展實驗研究的深度和廣度以探索更高效的換熱方式和優化換熱器的設計。
YUY-HY117氣-氣列管換熱實驗裝置
裝置功能
1、了解列管換熱器結構及流程，掌握給熱系數測定的實驗方法。
1、了解列管換熱器結構及流程，掌握給熱系數測定的實驗方法。
2、比較列管換熱器逆流、并流換熱實驗的流程及效果。
3、了解影響對流給熱系數的因素和強化傳熱的途徑。表現主要熱阻側流體流速的改變對總傳熱速率的影響。
設計參數
雷諾數Re：<3.5×104。
雷諾數Re：<3.5×104。
冷流體（空氣）流量：0～80m3/h。冷流體（空氣）溫度：常溫～60℃。
熱流體（空氣）流量：0～60m3/h。熱流體（空氣）溫度：80～110℃。
公用設施
電：電壓AC220V，功率4.0KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。
電：電壓AC220V，功率4.0KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。
氣：空氣來自風機（自帶氣源），熱流體自帶不銹鋼加熱器連接風機。
實驗物料：空氣，外配設備：無。
主要設備
換熱器：全304不銹鋼換熱器，外設鏡面保溫層。熱流體走管內，冷流體走管間。換熱管規格 Ф12×1.5 mm ，共13根，長1000mm，總換熱面積0.48m2。換熱方式可選擇逆流或并流。
換熱器：全304不銹鋼換熱器，外設鏡面保溫層。熱流體走管內，冷流體走管間。換熱管規格 Ф12×1.5 mm ，共13根，長1000mm，總換熱面積0.48m2。換熱方式可選擇逆流或并流。
加熱筒：304不銹鋼，加熱功率3.0KW，法蘭拆卸式加熱棒。
風機：旋渦氣泵，功率 550W，最大風量90 m3/h，最大風壓13KPa，與系統軟連接減震降噪，旁路閥調節風量。冷流體進出管：304不銹鋼材質，DN40，進口閘閥調節流量，換熱器進口段法蘭連接轉子流量計。
熱流體進出管：304不銹鋼材質，DN40，帶保溫層。
宇電AI704M多路數字溫度顯示儀。
宇電AI702M多路數字溫度顯示儀。
宇電AI518溫度控制儀（帶手動功能）。
K型熱電偶溫度傳感器6支，Pt100鉑電阻溫度傳感器1支。
電器：接觸器、開關、漏電保護空氣開關。
304不銹鋼管路、管件及閥門。
304不銹鋼儀表柜：測控、電器設備在實驗架上。
304不銹鋼材質框架1800*500*1800mm(長×寬×高)，帶腳輪及禁錮腳。
