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气气列管换热实验报告

篇一：气气列管换热实验实验指导书

气气列管换热实验实验指导书

一、实验目的

1．测定列管式换热器的总传热系数。2．考察流体流速

对总传热系数的影响。

3．比较并流流动传热和逆流流动传热的特点。

二、基本原理

在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固

体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。如图

(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传

热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组

成。

达到传热稳定时，有

T

110

t

图4－1间壁式传热过程示意图

Q?m1cp1?T1?T2??m2cp2?t2?t1??KA?tm

（4－1）

式中：Q－传热量，J/s；

m1－热流体的质量流率，kg/s；cp1－热流体的比热，

J/(kg?℃)；T1－热流体的进口温度，℃；T2－热流体的出

口温度，℃；m2－冷流体的质量流率，kg/s；cp2－冷流体

的比热，J/(kg?℃)；t1－冷流体的进口温度，℃；

t2－冷流体的出口温度，℃；

K－以传热面积A为基准的总给热系数，w/(m2?℃)；?tm

－冷热流体的对数平均温差，℃；

热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—2）计算，

?tm?

?T1?t2T2?t1?（4－2）

lnT1?t2T2?t1

列管换热器的换热面积可由式（4—3）算得，

A?n??dL（4—3）其中，d为列管直径（因本实验为冷热

气体强制对流换热，故各列管本身的导热忽略，所以d取列

管内径），L为列管长度，n为列管根数，以上参数取决于列

管的设计，详见下文附表。

由此可得换热器的总给热系数，

210

K?

Q

（4—4）A?tm

在本实验装置中，为了尽可能提高换热效率，采用热流

体走管内、冷流体走管间形式，但是热流体热量仍会有部分

损失，所以Q应以冷流体实际获得的热能测算，即

Q??2V2cp2(t2?t1)（4—5）则冷流体质量流量m2已经

转换为密度和体积等可测算的量，其中V2为冷流体的进口

体积流量，所以?2也应取冷流体的进口密度，即需更具冷流

体的进口温度（而非定性温度）查表确定。除查表外，对于

在0～100℃之间，空气的各物性与温度的关系有如下拟合公

式。（1）空气的密度与温度的关系

式：??10?5t2?4.5?10?3t?1.2916（2）空气的比热与温度的

关系式：60℃以下cp＝1005J/(kg?℃),

70℃以上cp＝1009J/(kg?℃)。

三、实验装置与流程

1-风机2（冷流体管路，该风机为抽风机）；2-孔板流量

计连接差压变送器；3-冷流体进口温度t1；4-并流传热形式

进口闸阀f1；5-热流体进口温度T1；6-逆流出口温度t2；

7-逆流传热形式出口闸阀f4；8-并流形式出口闸阀f2；9-

并流出口温度t2’；10-热流体出口温度T2；11-逆流传热形

式进口闸阀f3；12-玻璃转子流量计；13-风机1（热流体管

310

路）；14-风机旁路阀

本装置采用冷空气与热空气体系进行对流换热。热流体

由风机1经过玻璃转子流量计进入加热管预热，温度测定后

进入列管换热器管内，