蒸汽冷凝时传热系数和给热系数测定实验指导书.doc

蒸汽冷凝时表面传热系数和总传热系数测定实验
说明书
一、实验目的：
1、掌握冷凝换热器的换热量Φ和表面传热系数h及总传热系数K的测试和计算方法；
2、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法；
3、了解不同蒸汽压力下的冷凝换热时表面传热系数的变化规律。
二、实验测试装置简介：
1.测定装置整体组装，带脚轮，用户接电源和上、下水后即可使用。
2.可测蒸汽在水平管内冷凝（管外为自来水）时的传热系数和给热系数。其工作原理及流程如图所示。
3.管子的内壁面温度用事先埋好的三支热电偶（轴向均布）测量。
4.电热蒸汽发生器总功率为9KW，最大工作压力为0.08MPa。此蒸汽源亦可通过阀10—1供其它试验使用。
试验装置流程图及各部分组件的名称
1.蒸汽发生器 2.电接点压力表 3. 安全阀 4. 汽水分离器 5.热电偶
6.压力表 7.试验管组 8.凝结水液位保持器 9.过冷器 10.阀门 11.计量水箱10-12.文丘里流量计(计算机采集订户)
三、实验操作步骤及测试方法：
（一）、操作步骤：
1.接电源（380V，四线,50Hz,9KW）及上下水（均可胶管连接）。
2.打开阀10—7，从蒸汽发生器底部上水管（兼排污管）向炉体内加自来水至液面计4/5处。加水时还应打开10—2和阀10—3，以便炉体内的空气能够排出，加完水后关闭阀10—7。
3.全开蒸汽发生器电加热器，待炉内水开始沸腾并将炉体空间大部分空气从阀10—3处排出后，关闭该阀。
4.待蒸汽压力达到试验压力后，打开阀10—4，使系统内空气全部被蒸汽压出后关闭此阀。
5.试验管内的蒸汽压力可自动控制，此时将电接点压力表高低压控制指针分别调至试验压力±0.01MPa处（视试验精度要求，此范围可适当放大或缩小）。试验管内的蒸汽压力亦可利用阀10—2手动调节，此时应将电接点压力表控制指针调至稍高于试验压力，高压控制指针调至比低压控制指针高0.02MPa左右处，但不得超过蒸汽发生器最大使用压力。
6.全开阀10—6，向试验管组全程供自来水，并视试验工况要求，利用阀10-5调节自来水流量。
7.视工况所需蒸汽量，适当改变手控加热开关个数，并利用自控加热档（由电接点压力表控制），实现对蒸汽发生器蒸汽压力的控制，使之在试验压力附近上下波动）。
8.微开阀10—3，使汽水分离器中分离出来的水能够流出。
9.待凝结水水位达到保持器8上水位计的某一固定位置后，打开并适当调节阀10—4，使水位在试验过程中始终保持不变。待工况稳定后即可进行测试。
（二）、测试方法
1.试验管内蒸汽压力用压力表测量。
2.蒸汽进口温度、凝结水温度、自来水进出口温度以及试验管内壁面温度均用热电偶（E型）测量。动态显示，按时记录即可；
3.凝结水和自来水流量手动测量用计量水箱配秒表测量。当凝结水量较少时，为了缩短计量时间亦可用量杯配秒表测量。
4.每隔2—5分钟读取一次数据，取四次读数的平均值为计算值。当凝结水量较少时，可取全试验过程累计流量为计算值。
5.试验完毕后，关闭电加热器开关及阀10—6、10—4、10—3等全部阀门，切断电源。
6.实验数据记录表：
工况
序号
进水
温度（℃）
出水
温度（℃）
蒸汽进
口温度（℃）
蒸汽出口温度（℃）
冷却水的流量Kg/s
冷凝水的流量Kg/s
管壁温度
（℃）
Ⅰ
1

2

3

4

平均

Ⅱ
1

2

3

4

平均

（三）使用注意事项
1.蒸汽发生器在使用过程中水位不得低于水位计红线处。
2.蒸汽发生器可定期通过阀10—8进行排污。
3.在冬季，如室温低于0℃，应设法将系统内的水放尽（凝结水系统的积水可用压缩空气吹出），防止冻坏设备。

四、实验数据整理：
（一）整理实验数据的有关公式
1.蒸汽凝结放热量 Φ1=Gz(iz－in) [w]
2.冷水获热量 Φ2=Gs(i2－i1) [w]
3.平均热量 Φ=(Φ1+Φ2)／2 [w]
4.热平衡误差 Δ=(Φ1－Φ2)／Φ×100%
5.总传热系数 K=Φ/（A.Δt） [w/m2℃]
6.蒸汽冷凝时表面传热系数： [w/m2℃]
式中：Gz,Gs—蒸汽（凝结水）和冷水流量 [Kg/s]
iz, in , i1, i2—蒸汽、凝结水和冷水进出口状态下的焓 [J/Kg]
A,Ai—传热管外和内表面积 [m2]，测定管外径和管长，查管壁厚。
—传热温差 [℃]
tz,—蒸汽温度和传热管内壁平均温度 [℃]
T1,T2—蒸汽进口温度和凝结水温度 [℃]
t1,t2—冷水进口温度和出口温度 [℃]
（二）实验数据整理表：
工况
进水焓值（KJ/Kg）
出水焓值（KJ/Kg）
蒸汽进口焓值（KJ/Kg）
蒸汽出口焓值（KJ/Kg）
冷凝时的表面传热系数
（w/m2℃）
总传热系数
（w/m2℃）

五、实验结果的分析讨论：
1、分析热平衡误差；
2、讨论不同工况对冷凝表面传热系数和总传热系数的影响。
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