顺逆流热交换实验

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1、热工综合实验报告学院：机械学院专业：能源与环境系统工程姓名（学号）：1141440056韦声1141440057冯铖炼实验原理：本实验是通过间壁式换热器进行传热实验，即冷、热两种流体分别在固体壁面两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面进行传热。1.测定从传热系数h由于换热器内的冷热空气的温度和物性是变化的，因而在传热过程中的局部传热温差和局部传热系数都是变化的，工程计算中，在沿程温度和物性变化不是很大的情况下，通常传热系数K和传热温差△tm均可采用整个换热器上的对数平均值，因此，对于整个换热器，传热速率方程可写为Q=h∙A

2、∙△tm即：h=QA*△tm式中：Q-传热速率，W;A-换热器的传热面积，m2；△tm-换热器两端的对数平均温差，℃；h-总传热系数，W/m2･℃。2.传热效率Q的计算热空气传热量：Q1=m1*cp1*(T1-T2)冷空气传热量：Q2=m2*cp2*(t1-t2)考虑到冷空气走换热器的壳程，壳程的外表面存在热损失，因此上传热速率应以热空气侧来计算。故Q=Q1式中:Q1、Q2-热空气、冷空气传热速率，W；m1、m2-热、冷空气的质量流量，kg/h；T1,T2-热空气的进、出口温度，℃；t1,t2-冷空气的进、出口温度，℃；cp

3、1,cp2-冷、热空气的定压比热，J/kg･℃，分别根据热、冷空气的定性温度T性、t性查得，其中：T性=T1+T22t性=t1+t223.对数平均温度差△tm的计算△tm=△t1+△t2ln△t1△t2其中：逆流时：△t1=T1-t2△t2=T2-t1顺流时：△t1=T1-t2△t2=T2-t14．热空气质量流量m的计算rV=C△P*1000ρ式中：V——热空气的体积流量，m3/h；C——孔板流量计的校正系数,本实验中，C=1.6889；ΔP——孔板两侧差压变送器的读数，kPa。本实验中，可根据空气的温度和压力，应用理想气体

4、状态方程来进行计算，即：ρ=MA*(P+△P)R*Tr式中：MA——空气的摩尔质量，kg/kmol；本实验中，MA=29.0kg/kmol；P0——大气压，kPa；P0=101.3kPa；R——通用气体常数，kJ/(kmol·K)；本实验中，R=8.314kJ/(kmol·K)；T——孔板处空气温度，K。R——通用气体常数，kJ/(kmol·K)；本实验中，R=8.314kJ/(kmol·K)；M=Vρ实验步骤1．连接电源，开启电源总开关，电源指示灯亮，观察各电压表的示数是220V。运行“THXHR-5”监控工程，通讯成功后

5、，开始准备实验。2．全开阀F6，启动无纸记录仪，在手动(M)调节状态下，将加热调节的比例输出操作值MV设为40。启动热风机、空气加热器。3．逆流实验：全开阀F3、F4，关闭阀F2、F5、F7，启动冷风机，调节阀F1、F3，将流量调节至40m3/s。4．等待2min，记录下当前实验数据。5．按照步骤4，固定冷、热空气流量，取5组实验数据，将数据记录下来6．顺流实验：全开阀门F2、F5，关闭阀门F3、F4、F7；通过控制阀F1和F2控制冷空气进入换热器的流量为40m3/h左右。7．重复步骤4和5，并记录相应数据。8．实验结束后，

6、将无纸记录仪上的调压模块的比例输出设为0，依次关闭“空气加热器、冷风机、热风机、无纸记录仪、电源总开关”，整理实验台。实验中遇到的问题1.多组实验数据误差过大，运行情况不够稳定，也许是由于设备开机时间还不够长，流场还未稳定，设备温度还未到底理想温度。1.进入热交换器的冷测流体温度不够低，这是因为冷风机产生的热量未能及时排出，导致冷测空气吸热，温度升高。2.实验数据受外界因素影响过大，不同时间点测得数据差异较大，所以每组数据得出的换热系数的不确定度都比较大。3.实验中出现冷空气入口处的压力随时间会逐渐升高，这很有可能和实验设备

7、的构造有关。4.由于设备构造，设备内空气的气压较低，导致空气密度小，从而影响换热的效率。实验数据处理顺流实验数据时间2016/09/12冷空气压力PI101（kpa）热空气压力PI102（kpa）冷空气流量FI01（m3/h）热空气入口温度TI105（℃）热空气出口温度TI105（℃）顺流-冷空气入口温度TI102（℃）顺流-冷空气出口温度TI102（℃）20：35：35764076.964.444.755.120：39：24864077.164.345.055.220：45：43964077.264.744.655.220

8、：49：269.564077.265.344.355.220：54：021064077.265.444.155.2平均值8.764077.164.844.555.2顺流实验我们一共测量了将近10组数据，但是很多数据由于误差过大所以没有采用，以上是相对误差比较小的5组。从这些数据中我们可以看