换热器性能综合测试实验素材.doc

第一章 实验装置说明 第一节 系统概述 一、装置概述 目前我国传热元件的结构形式繁多，其换热性能差异较大，在合理选用和设计换热器的过程中，传热系数是度量其性能好坏的重要指标。本装置通过以应用较为广泛的间壁式换热器（共有套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器四种）为实验对象，对其传热性能进行测试。。 二、系统特点 采用四种不同结构的换热器（分别为套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器）作为实验对象，对其进行性能测量。 实验装置可测定换热器总的传热系数、对数传热温差和热平衡误差等，并能根据不同的换热器对传热情况和性能进行比较分析。 实验装置采用工业现场的真实换热器部件，与实际应用接轨。 三、技术性能 输入电源：三相五线制 AC380V±10% 50Hz 工作环境：温度-10℃～+40℃；相对湿度＜85%(25℃)；海拔＜4000m 装置容量：＜4kVA 套管式换热器：换热面积0.14m2 螺旋板式换换热器：换热面积1m2 列管式换热器：换热面积0.5m2 钎焊板式换热器：0.144m2 电加热器总功率：＜3.5kW 安全保护：设有电流型漏电保护、接地保护，安全符合国家标准。 四、系统配置 被控对象系统：主要由不锈钢钢架、热水箱、热水泵、冷水箱、冷水泵、涡轮流量计、PT100温度传感器、板式换热器、列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、冷凝器、电加热棒、电磁阀、电动球阀、黄铜闸阀以及管道管件等。 控制系统：主要由电源控制箱、漏电保护器、温度控制仪、流量显示仪、调压模块、开关电源以及开关指示灯等。 第二节 换热器的认识 一、换热器的形式 能使热流体向冷流体传递热量，满足工艺要求的装置称为换热器。换热器的形式有很多，用途也很广泛。诸如为高炉炼铁提供热风的热风炉，就是一座大型蓄热式陶土换热器；热电厂锅炉上的高温过热器是以辐射为主的高温换热器，而省煤器是以对流为主的交叉流换热器；冶金工厂安装在高温烟道中的热回收装置常用片状管式、波纹管式、插件式等型式换热器；制冷系统上的冷凝器、蒸发器属于有相变流体的换热器，这类换热器无所谓顺流或逆流；内燃机的冷却水箱属于交叉流间壁式换热器的一种。 二、几种主要的换热器 1.列管式换热器（图1） 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。普通碳钢、紫铜或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程固定管板式换热器浮头式换热器填料函式换热器U型管式换热器结构简单而精密，它由两块或四块长金属薄板绕同一个中心卷制而成，板与板之间焊有定距柱，形成了两条或四条间距相同又各自完全独立的螺旋形流道。螺旋板式换热器的流道呈同心状，同时具有一定数量的定距柱。流体在雷诺数较低时，也可以产生湍流。通过这种优化的流动方式，流体的热交换能力得到了提高，颗粒沉积的可能性下降。 由于流道的几何形状具有很大的灵活性，因此，螺旋板式换热器可以根据已有的条件和需求进行适当的调整。同时，螺旋板式换热器具有比较长的单独流道，可以为许多不易处理的流体提供足够长的热交换距离，这样，流体可以在一个设备中进行完全处理，并且避免了由于流体的突然转向而产生的堵塞问题。 螺旋板式换热器采用单流道结构设计，因此采用化学方法对流道内部进行清洗具有很好的效果。有盖板的螺旋板式换热器，盖板一般都配有钩头螺栓，以便于打开盖板，用机械方式对流道内部进行清洗。而在处理污泥和泥浆的设备上，盖板一般都安装有轮或者吊架，这样可以更快捷的打开盖板。 图1 列管式换热器原理图 图2 螺旋板式换热器 图3 套管式换热器原理 图4板式换热器原理 第二章 换热器性能综合测试实验 一 、 实验目的 1．熟悉板式、套管式、螺旋板式、列管式换热器的结构，掌握其传热性能及测量计算方法； 2．了解和掌握套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别。 3.了解和认识顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力的产别。 4.学会换热器的操作方法，掌握换热器主要性能指标的测定方法。 二、 实验原理 换热器性能测试试验，主要对应用较广的间壁式换热器中的四种换热：套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器、板式换热器和螺旋板式换热器可以进行顺流和逆流两种流动方式的性能测试，而列管式换热器只能作一种流动方式的性能测试。装置上的板式、套管式、螺旋板式、列管式换热器都属于间壁式金属换热器，热交换介质为冷热水。通过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