换热器综合试验台说明书及数据处理.doc

教学实验 LL-564型

换热器综合实验台

说明书

及实验数据处理

换热器综合实验台实验使用说明书
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三种换热一套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器和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。
换热器性能试验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并就不同换热器，不同两种流动方式，不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。

一、显示屏操作说明图1 显示屏面板

1、面板按钮说明（如图1所示）
K1=开机/说明/设置
K2=顺逆流选择/退出
K3=换热器选择/加
K4=热水泵开关/进位
K1 K5 K4 K3 K2
K5=冷水泵开关/进位
2、开机
打开电源后指示灯频闪，按K1即可正常工作，此时K2可选择顺逆流开关，此时K3作选择换热器类型，K4作热水水泵开关及联动加热器电源开关，K5作冷水泵开关使用，按K1可进入说明页，再按K1返回。
3、设置
在工作状态下按K1不放（大于2秒）即可进入设置状态，此时按K1作设置选择，按K2退出。
①设定温度
此时K3是加，K4是减， K2保存退出。
②设置时间
此时K3是加、K4是减、K5是进位、K2保存退出。

二、 实验目的：
1 熟悉换热器性能的测试方法；
2 了解套管式换热器，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 加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识；
三、 实验装置：
本实验装置采用冷水可用阀门换向进行顺逆流实验；如工作原理图2所示。换热形式为热水—冷水换热式。

图2 换热器综合实验台原理图
1.冷水泵 2.冷水箱 3.冷水涡轮流量传感器 4.冷水顺逆流换向阀门组 5.列管式换热器 6.电加热水箱 7.热水涡轮流量传感器 8.回水箱 9. 热水泵 10. 板式换热器 11. 套管式换热器
本实验台的热水加热采用电加热方式，冷—热流体的进出口温度采用18B20温度传感器采集，直接通过大屏幕显示。
实验台参数：
1、换热器换热面积{F}
（1）套管式换热器具 0.22m2
（2）螺旋板式换热器 0.14 m2
（3）列管式换热器 0.57 m2
2、电加热器总功率:（名义） 9.0KW
3、冷、热水泵：允许工作温度：〈80℃；额定流量：3m3/h；扬程：12m；电机电压：220V；电机功率：370W。
4、涡轮流量传感器型号：LWGYA-15；
三 实验操作：
1、实验前准备：
（1） 熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能；
（2） 打开所要实验的换热器阀门，关闭其它阀门；
（3） 按顺流（或逆流）方式调整冷水换向阀门的开或关；
（4） 冷-热水箱充水，禁止水泵无水运行：（热水泵启动，加热才能供电）。
2、实验操作：
（1） 接通电源；启动热水泵（为了提高热水温升速度，可先不启动冷水泵），并调整好合适的流量；
（2） 调整温控仪，使其能使加热水温控制在80℃以下的某一指定温度（温度控制在显示屏上操作）；
（3） 将加热器开关分别打开（热水泵启动，加热才能供电）；
（4） 通过大屏幕观测和检查换热器冷-热流体的进出口温度，待冷-热流体的温度基本稳定后，既可测读出相应测温点的温度数值，同时观测流量传感器冷-热流体的流量读数；把这些测试结果记录实验数据记录表中；
（5） 如需要改变流动方向（顺-逆流）的试验，或需要绘制换热器传热性能曲线而要求改变工况{如改变冷水（热水）流速（或流量）}进行试验，或需要重复进行试验时，都要重新安排试验，试验方法与上述实验基本相同，并记录下这些试验的测试数据。
（6） 实验结束后，首先关闭电加热器开关，5分钟后切断全部电源。
实验数据记录表 换热器名称： 环境温度t0 ℃
顺 逆 流
热 流 体
冷 流 体
进口温度T1{℃}
出口温度T2{℃}
流量计读数V1（l/h）
进口温度t1{℃}
出口温度t2{℃}
流量计读数V2（l/h）
顺

流

逆

流

四 实验数据处理：
1、数据计算
热流体放热量：Q1=Cp1·m1（T1-T2） [W]
Cp1 Kg/s
冷流体吸热量：Q2=Cp2·m2（t1-t2） [W]
Cp2 Kg/s
平均换热量： Q =(Q1+Q2)/2 [W]
热平衡误差：Δ=(Q1-Q2) / Q ·100%
对数传热温差：Δ1=(ΔT2-ΔT1)/ln(ΔT2/ΔT1)=(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2) [℃]
传热系数：K=Q/F·Δ1 [W/{m2·℃}]
式中：Cp1，Cp2 ——热，冷流体的定压比热 [J/Kg·℃]
m1，m2——热，冷流体的质量流量热 [Kg/s]
T1(通道1)，T2(通道2)——热流体的进出口温度 [℃]
t 1 (通道3)，t2(通道4)—冷流体的进出口温度 [℃]
ΔT1= T1-t2 [℃]
ΔT2= T2-t1 [℃]
F——换热器的换热面积 [m2]
[注]热、冷流体的质量流量m1，m2是根据修正后的流量计体积流量读数V1 V2再换算成的质量流量值。
2、绘制传性能曲线，并作比较：
（1） 以传热系数为纵座标，冷水（热水）流速（或流量）为横座标绘制传热性能曲线；
（2） 对三种不同型式的性能进行比较。
[注意事项]
1 热流体在热水箱中加热温度不得超过80℃；
2 实验台使用前应加接地线，以保安全。
3.长期不用请把系统中的水全部放掉。

数据处理
换热方式
热流体
冷流体
进口温度
出口温度
流量（l/h）
换算kg/s
进口温度
出口温度
流量l/h
换算kg/s
套管式
顺
39.3
37.3
300
0.083333333
35.7
36.7
245
0.068055556
逆
39.5
37.1
300
0.083333333
35
36.2
410
0.113888889
板式
顺
43.9
40.2
390
0.108333333
35.4
40.2
210
0.058333333
逆
44.5
40.8
400
0.111111111
36.4
39.6
385
0.106944444
列管式
43.6
41.1
370
0.102777778
34.3
36.2
240
0.066666667

换热方式
数据处理
热水放热量j/s
冷水吸热量j/s
平均换热量j/s
热平衡误差%
△T1
△T2
对数传热温差
传热系数w/(㎡*℃)
套管式
顺
700
285.8333
492.9166667
84.02%
2.60
1.60
2.0597
1087.794974
逆
840
574
707
37.62%
3.30
2.10
2.65495
1210.429858
板式
顺
1683.5
1176
1429.75
35.50%
3.70
4.80
4.22617
2416.491946
逆
1726.667
1437.333
1582
18.29%
4.90
4.40
4.64552
2432.453011
列管式
1079.167
532
805.5833333
67.92%
7.40
6.80
7.09577
199.1755044

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