气—气热管换热器实验台使用说明书

DB-QQH 气—气热管换热器实验台使用说明书

一、实验目的
1. 了解热管换热器实验台的工作原理；
2. 熟悉热管换热器实验台的使用方法；
3. 掌握热管换热器换热量Q和传热系数k的测量和计算方法；
二、实验台的结构及其工作原理
热管换热器实验台的结构如图所示。实验台由翅片管、热段风道、冷段风道、冷段和热段风机、电加热器、工况旋钮、热电偶、毕托管等组成。
未命名

热管实验装置图
热段中的电加热器使空气加热，热风经热段风道时，通过翅片管进行换热和传递，从而使冷段风道的空气温度升高。利用风道中的热电偶对冷、热段的进出口温度进行测量，并用风速仪对冷、热段的出口风速进行测量，由万能信号输入巡检仪显示其数值，从而可以计算换热器的换热量Q和传热系数k。
三、实验台参数
1．冷段出口内径：D=84mm；冷段翅片管处断面尺寸200mm×200mm；
2．热段出口内径：D=84 mm；热段翅片管处断面尺寸200mm×200mm；
3．冷段传热表面参数：
翅片管长200mm；铜管直径22mm；翅片直径42mm；翅片管数量11根。翅片宽度10mm，翅片厚度0.5mm，翅片间间距3.5mm。
4．热段传热表面参数：
翅片管长200mm；铜管直径22mm；翅片直径42mm ；翅片管数量11根。翅片宽度10mm，翅片厚度0.5mm，翅片间间距3.5mm。
5．加热功率：1200W。
6．毕托管修正系数
冷端：动压修正系数ξ=0.95，流量修正系数α=0.98；
热端：动压修正系数ξ=0.95，流量修正系数α=0.98。
7. 热管换热器冷、热端传热表面积

m²（或根据直径计算）
8. 安装形式：11根3列叉排。

四、换热量、传热系数及热平衡误差的计算：
冷段换热量  Q_L＝ρ_L·F_L·C_PL（t_L2－t_L1） [W]
热段换热量  Q_r＝ρ_r·F_r·C_Pr（t_r2－t_r1） [W]
热平衡误差  δ＝（Q_r－Q_L）/Q_r×100%
传热系数   k＝Q_L/（f_L·Δt）
式中：ρ_L，ρ_r――冷、热段出口空气密度 [kg/m³];
，――冷、热段出口平均风速 [m/s]；
      F_L，F_r――冷、热段出口面积 [m²]；
t_L1，t_L2 ，t_r1，t_r2――冷、热段进出口风温 [℃]；
f_L――冷段传热面积[m²]；

[℃]；
毕托管测流速计算：

式中：

——风速 m/s

——毕托管的校正系数,取0.98

——毕托管压差,Pa

----空气密度,kg/m³
五、实验步骤
1．打开电源开关。检查仪表显示是否正常。
2．开启冷、热端风机开关，调节风量旋钮可调节风机风量（顺时针方向为调大）。
3．打开加热开关，加热电流调至3.5-4A左右。注意：必须先开热风风机，再开加热器！设置热风进口加热温度在60度。
4. 当实验工况点的温度稳定后（约10分钟后）读取数据。记录冷、热端的毕托管压差（Pa），并通过温度仪表读取各测点的温度值。记录工作每隔3分钟进行一次，取三次数据的平均值作为该点工况的测试数据。
5. 然后同步改变冷、热风机风量或者改变热风进口温度，待实验工况稳定后，开始测试数据。
6. 实验结束后，先切断加热电源，5分钟后再关闭冷、热风机，然后关闭总电源，整理实验台。
注意：热管换热器工作温度（热风进口温度）为60~70℃，切勿超温使用，以防破坏热管。
六、实验数据处理
1、将实验测得的数据填入表1中：
表1

工况	序号	毕托管压差（pa）		冷热段进口温度（℃）				备注
工况	序号	冷段	热段	t_L1	t_L2	t_r1	t_r2	备注
Ⅰ	1
	2
	3
	平均
Ⅱ	1
	2
	3
	平均

2、将上面数据整理所求的两种工况的实验结果填入表2，并进行比较分析。
表2

工况	冷段风速（m/s）	热段风速（m/s）	冷段换热量Q_L（W）	热段换热量 Q_r（W）	热平衡误差δ （％）	传热系数k （W/（m²·K））
Ⅰ
Ⅱ

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