換熱器綜合實驗臺實驗指導書

換熱器性能測試試驗，主要對應用較廣的間壁式換熱器中的三種換熱：套管式換熱器螺旋板式換熱器和列管式換熱器進行其性能的測試。其中，對套管式換熱器和螺旋板式換熱器可以進行順流和逆流兩種流動方式的性能測試，而列管式換熱器只能作一種流動方式的性能測試。
實驗裝置如圖1：

圖1實驗裝置簡圖
 1.熱水流量調節閥  2. 熱水螺旋板、套管、列管啟閉閥門組  3.冷水流量計 4.換熱器進口壓力表  5.數顯溫度計  6.琴鍵轉換開關 7.電壓表  8.電流表  9.開關組  10.冷水出口壓力計  11. 冷水螺旋板、套管、列管啟閉閥門組  12.逆順流轉換閥門組 13.冷水流量調節閥
換熱器性能試驗的內容主要為測定換熱器的總傳熱系數，對數傳熱溫差和熱平衡誤差等，并就不同換熱器，不同兩種流動方式，不同工況的傳熱情況和性能進行比較和分析。
一、 實驗目的：
1 熟悉換熱器性能的測試方法；
2 了解套管式換熱器，螺旋板式換熱器和列管式換熱器的結構特點及其性能的差別；
3 加深對順流和逆流兩種流動方式換熱器換熱能力差別的認識；
二 實驗裝置：
本實驗裝置采用冷水可用閥門換向進行順逆流實驗；如工作原理圖2所示。換熱形式為熱水—冷水換熱式。

圖2  換熱器綜合實驗臺原理圖
1.冷水泵  2.冷水箱 3.冷水浮子流量計 4.冷水順逆流換向閥門組 5.列管式換熱器 6.電加熱水箱 7.熱水浮子流量計 8.回水箱  9. 熱水泵 10. 螺旋板式換熱器 11. 套管式換熱器
本實驗臺的熱水加熱采用電加熱方式，冷—熱流體的進出口溫度采用數顯溫度計，可以通過琴鍵開關來切換測點。
實驗臺參數：
1、換熱器換熱面積{F}：
（1）套管式換熱器具           0.45m²
（2）螺旋板式換熱器           0.65 m²
（3）列管式換熱器             1.05 m²
2、電加熱器總功率：
    9.0KW。
3、冷、熱水泵：
允許工作溫度：〈80℃；
額定流量：3m³/h；
揚程：12m；
電機電壓：220V；
電機功率：370W。
4、轉子流量計型號：
型號：LZB-15 ；
流量：40-400升/小時；
允許溫度范圍：0-120℃。
三 實驗操作：
1、實驗前準備：
（1） 熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理和性能；
（2） 打開所要實驗的換熱器閥門，關閉其它閥門；
（3） 按順流（或逆流）方式調整冷水換向閥門的開或關；
（4） 向冷-熱水箱充水，禁止水泵無水運行（熱水泵啟動，加熱才能供電）。
2、實驗操作：
（1） 接通電源；啟動熱水泵（為了提高熱水溫升速度，可先不啟動冷水泵），并調整好合適的流量；
（2） 調整溫控儀，使其能使加熱水溫控制在80℃以下的某一指定溫度；
（3） 將加熱器開關分別打開（熱水泵開關與加熱開關已進行連鎖，熱水泵啟動，加熱才能供電）；
（4） 利用數顯溫度計和溫度測點選擇琴鍵開關按鈕，觀測和檢查換熱器冷-熱流體的進出口溫度。待冷-熱流體的溫度基本穩定后，既可測讀出相應測溫點的溫度數值，同時測讀轉子流量計冷-熱流體的流量讀數；把這些測試結果記錄實驗數據記錄表中；
（5） 如需要改變流動方向（順-逆流）的試驗，或需要繪制換熱器傳熱性能曲線而要求改變工況[如改變冷水（熱水）流速（或流量）]進行試驗，或需要重復進行試驗時，都要重新安排試驗，試驗方法與上述實驗基本相同，并記錄下這些試驗的測試數據。
（6） 實驗結束后，首先關閉電加熱器開關，5分鐘后切斷全部電源。
 
實驗數據記錄表       換熱器名稱：         環境溫度t₀       ℃
 

順 逆 流	熱    流    體			冷    流    體
	進口溫度T1（℃）	出口溫度T2（℃）	流量計讀數V1（l/h）	進口溫度t1（℃）	出口溫度t2(℃)	流量計讀數V2（l/h）
順   流
逆   流

四 實驗數據處理：
1、數據計算
熱流體放熱量：Q₁=C_p1·m₁{T₁-T₂}              [W]
冷流體吸熱量：Q₂=C_p2·m₂{t₁-t₂}               [W]
平均換熱量：                     [W]
熱平衡誤差：
對數傳熱溫差：Δ₁={ΔT₂-ΔT₁ }/In·ΔT₂/ΔT₁={ΔT₁-ΔT₂}/In·ΔT₁/ΔT₂        [℃]
傳熱系數：K=Q/F·Δ₁                              [W/{m²·℃}]
式中：C_p1，C_p2 ——熱，冷流體的定壓比熱           [J/Kg·℃]
m₁，m₂——熱，冷流體的質量流量熱           [Kg/s]
T₁，T₂——熱流體的進出口溫度               [℃]
t₁，t₂——冷流體的進出口溫度                [℃]
ΔT₁= T₁-t₂                               [℃]
ΔT₂= T₂-t₁                                            [℃]
F——換熱器的換熱面積                      [m²]
[注]熱、冷流體的質量流量m₁，m₂是根據修正后的流量計體積流量讀數V₁  V₂再換算成的質量流量值。
2、繪制傳性能曲線，并作比較：
（1） 以傳熱系數為縱座標，冷水（熱水）流速（或流量）為橫座標繪制傳熱性能曲線；
（2） 對三種不同型式的性能進行比較。
[注意事項]
1 熱流體在熱水箱中加熱溫度不得超過80℃；
2 實驗臺使用前應加接地線，以保安全。