化工傳熱綜合實驗（yàn）裝置使用說明書

化工傳熱綜合實驗（yàn）裝置使用說明書

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主頁 > 技術文章 > 化工傳（chuán）熱綜合實驗裝置使用說明書 2025-07-11

化（huà）工傳熱綜合實驗裝置使用說（shuō）明書--熱力學第二定律指出：無論是氣體、液體還是（shì）固體，都存在（zài）著溫度差異（yì），就必然導（dǎo）致熱量自發地從高溫向低溫傳遞，這一過程被稱為熱量傳（chuán）遞過程，簡稱傳熱。用於冷熱流體進行熱量交換（huàn）的設備稱為換熱器（qì）。
傳熱在工程技術領域中（zhōng）的應用十分廣（guǎng）泛，在動力、化工、製冷、建築、機械製造（zào）、新能源和宇航等工程（chéng）中，都占有十分重要的地位。因此，了解傳（chuán）熱過程的基本原理及傳熱設備（即換熱器）的結構性（xìng）能具有極其重要的意義。
換熱器是由各種不同的傳熱元件組成（chéng）的換熱（rè）設備，冷熱流體借助換熱器中的（de）傳熱元件進行熱量交換而完成加（jiā）熱或冷卻任務。換熱器的傳（chuán）熱係數是衡量換（huàn）熱器的換熱效果好壞的標準，不（bú）同傳熱元件（jiàn）組成的換熱器的性能存在著（zhe）較大的差異。確定換熱器換熱性能（主（zhǔ）要是指傳熱係數（shù））的有效途徑（jìng）是通過實驗進行測定。
一、設備性能與主（zhǔ）要技術參數（shù）
1.本實驗裝置主要由套管換熱器、蒸發器（qì）、風機、智能溫控儀表、熱球風速（sù）儀、開關指示燈、不鏽鋼框架等組成。
2.套管換熱：換熱段長度為1000mm換熱麵積為0.142m²。換熱器外部都包有保溫層，並用不鏽鋼皮包好，外表美觀，可以減少實驗的熱損失，也可以防止實驗者的意外燙傷。
3.熱流體通過的紫銅管為（wéi）φ20×1.5mm,長為1000mm。冷流體通過的不鏽鋼（gāng）管為φ57×1mm。
二、概述
1.蒸發器為不鏽鋼製成，最大加熱功率為2.0KW。其上裝有液位計，正常液位要維持在2/3處，最多加（jiā）至液位計所能指（zhǐ）示（shì）的範圍最高處。必要時加水，以（yǐ）免電熱管幹燒（加水時（shí）需注意水位超過液位計指示（shì）時仍（réng）往蒸發（fā）器內加水，液位計將無法（fǎ）顯示液位）。其表麵也包有保溫層。
2.風機為旋渦風機，輸入功率為550W，轉速為（wéi）2800/min,風壓（yā）為13.5KPa,風量為95m³/h。
3.溫度儀表：本（běn）裝置上配（pèi）置一塊AI-518溫度（dù）控製儀表，四塊AI-501溫度顯示儀；AI-518溫度（dù）控製儀表用於控（kòng）製蒸發器溫（wēn）度，AI-501溫度顯示儀可（kě）以直接顯示所對應各點的溫度。
4.熱球風速（sù）儀，用來測量風速，再通（tōng）過管道截麵積求得體積流量。詳細操作步驟與注意事項請參閱熱球風速儀使用說明（míng）書。櫃體在其麵板可以控製整個實驗的全過程（chéng）。儀表開關下部都有對應的標識。
5.開關、指示（shì）燈按下開關指示燈亮（liàng）表明（míng）對應（yīng）的工作正在運行，關閉時則按開關上箭頭的方向旋轉即可。
三、實驗目的
1.熟悉傳熱實驗（yàn）的實驗方案設計及流（liú）程設計。
2.了解換熱器的基本構造與操作原理。
3.掌握熱（rè）量衡算與傳熱係數K及對流傳熱膜係數α的測定方法。
4.掌握熱電偶的測溫原理及電位差計的使用。
四、實驗原理
傳熱（rè）實驗是在實驗室條件下的教學實驗，用儀（yí）表考察冷（lěng）熱流體在套管式（shì）換熱器中的傳（chuán）熱過程，其理論基礎是傳熱基本方程牛（niú）頓冷卻定律及熱量平衡關係。
由傳熱基本方程得：

式中K——傳熱係數（

）
A——換熱器（qì）的（de）傳熱麵積（

）

——平均（jun1）溫度差（K）
Q——傳熱量（W）
由上式可得

，由實驗（yàn）測定Q、A、

即（jí）可求得K值。
由傳熱係數K亦可確定換熱麵（miàn）內外兩側的對流傳熱膜係數。
對薄（báo）壁圓管（

小於（yú）2），傳熱係數K與傳熱膜係數之間有（yǒu）如下關係：

式中K——傳熱係（xì）數（）

——加熱管外壁（bì）麵的對流傳熱膜係數（

）

——加熱管（guǎn）內壁麵（miàn）的對流傳熱膜係（xì）數（

）
δ——加熱管壁（bì）厚（hòu）（m）
λ——加熱管的（de）導熱係數(w/mK)

——加熱管外壁麵的（de）汙垢熱阻（

）

——加熱管（guǎn）內壁麵的汙垢熱阻（

）
實驗室條件下考慮忽略汙垢熱（rè）阻，則

若有

》

，則有K≈

；
實驗中冷流體采用空氣，熱流體采（cǎi）用水蒸汽。通過測取冷熱流體在換熱器進出口的流（liú）量及溫度變化來進行總傳熱（rè）係數K對流傳熱膜係數

與（yǔ）相關（guān）準數關係（xì）的測定。
五、實驗流程圖

六、實驗操作步驟
1.實驗前應熟悉實驗流程，做好實驗的準備工作。
2.檢查電源連接是否正確，風機、加熱裝置工作是（shì）否正常，設備密封是否良好。
3.檢查蒸汽發生器內水位是否符合要求，必要時加水。以免熱管燒壞。
4.檢（jiǎn）查熱電偶接觸是否良好，看熱電偶插入（rù）處有無脫落？
5.實驗正常操作前（qián）應打（dǎ）通冷卻水，排除換熱器內的不凝性氣體。稍（shāo）開放空閥排不凝性氣體。
6.啟動電源開關後，電源（yuán）指示燈亮；打開蒸汽發（fā）生器加熱開關。將蒸汽發生器（qì）加熱溫度儀表設定至所需溫度值，然後調節電（diàn）流表旋鈕，順時針旋轉，電流表顯示數（shù）值將逐步加大；大約85攝氏度左右時把兩個調節（jiē）旋鈕調小一點（防止（zhǐ）熱慣性所（suǒ）造成的溫度不穩定現象）。
7.由於熱電（diàn）偶測量時存在一定的誤差，故蒸汽溫度（dù）顯示（shì）90度左右時蒸發器內的水已經沸騰。此時可以打開風機開關調節風量調節閥，開始進行傳熱實（shí）驗。
8.在實驗過程（chéng）中熱流體出口溫度有可能高於蒸汽溫度（dù），原因是一方麵換熱器內部結垢（gòu）嚴重，另一方麵是傳熱過程中給（gěi）的熱量大，導致熱流體出口溫（wēn）度高於蒸汽溫度。
9.讀取實驗數據時應待操作穩定後才開始進行，一組實驗數據應連續進行測定，兩組數據間應有一定的穩定時（shí）間，每（měi）組實驗（yàn）數據的測溫（wēn）點應（yīng）始（shǐ）終保持不（bú）變，以減少係統誤差。各組實驗數據間操作狀（zhuàng）態的改（gǎi）變，通過調節風機出口閥（fá）的開度，開大閥門則增加冷流體進料量，調小反之。
10.實驗完畢，應先關掉（diào）蒸發器開（kāi）關，將電（diàn）流表（biǎo）調至零，停止加熱；風機繼續工作一段時間，待蒸發器溫度降至50度以下再關掉所有電（diàn）源開（kāi）關，結束實驗。
七、注意（yì）事項
1.蒸發器加水一般加到液位計的2/3即可（kě），假若水位超過了此高度那麽不管再加多少水液位計的指示都不（bú）會改變。液位最少時也（yě）不能低於（yú）蒸汽（qì）發生器的1/2否則電熱（rè）管極易燒壞！
2.實驗操作時應注意安全，不能開蒸（zhēng）發器上灌水（shuǐ）閥門，防止（zhǐ）觸電和燙傷。
3.測（cè）量時應逐步加大氣（qì）相流量（liàng），記錄數據。否則實驗數（shù）值誤差較大。
八、實驗數據整理及要求
1.測定有關數據並進（jìn）行（háng）數據（jù）處理，整理（lǐ）出相關經驗公式，繪出相應實（shí）驗圖表及曲（qǔ）線。
2.將原始數（shù）據列成表格（gé）並進行（háng）實驗數據處理
3.根據實驗結果對測定的K、

值進行分析討論。

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