DB-QQH 氣—氣熱管換熱器實驗臺使用說明書
一、實驗目的
1. 了解熱管換熱器實驗臺的工作原理;
2. 熟悉熱管換熱器實驗臺的使用方法;
3. 掌握熱管換熱器換熱量Q和傳熱系數k的測量和計算方法;
二、實驗臺的結構及其工作原理
熱管換熱器實驗臺的結構如圖所示。實驗臺由翅片管、熱段風道、冷段風道、冷段和熱段風機、電加熱器、工況旋鈕、熱電偶、畢托管等組成。
熱管實驗裝置圖
熱段中的電加熱器使空氣加熱,熱風經熱段風道時,通過翅片管進行換熱和傳遞,從而使冷段風道的空氣溫度升高。利用風道中的熱電偶對冷、熱段的進出口溫度進行測量,并用風速儀對冷、熱段的出口風速進行測量,由萬能信號輸入巡檢儀顯示其數值,從而可以計算換熱器的換熱量Q和傳熱系數k。
三、實驗臺參數
1.冷段出口內徑:D=84mm;冷段翅片管處斷面尺寸200mm×200mm;
2.熱段出口內徑:D=84 mm;熱段翅片管處斷面尺寸200mm×200mm;
3.冷段傳熱表面參數:
翅片管長200mm;銅管直徑22mm;翅片直徑42mm;翅片管數量11根。翅片寬度10mm,翅片厚度0.5mm,翅片間間距3.5mm。
4.熱段傳熱表面參數:
翅片管長200mm;銅管直徑22mm;翅片直徑42mm ;翅片管數量11根。翅片寬度10mm,翅片厚度0.5mm,翅片間間距3.5mm。
5.加熱功率:1200W。
6.畢托管修正系數
冷端:動壓修正系數ξ=0.95,流量修正系數α=0.98;
熱端:動壓修正系數ξ=0.95,流量修正系數α=0.98。
7. 熱管換熱器冷、熱端傳熱表面積 m2(或根據直徑計算)
8. 安裝形式:11根3列叉排。
四、換熱量、傳熱系數及熱平衡誤差的計算:
冷段換熱量 QL=ρL·FL·CPL(tL2-tL1) [W]
熱段換熱量 Qr=ρr·Fr·CPr(tr2-tr1) [W]
熱平衡誤差 δ=(Qr-QL)/Qr×100%
傳熱系數 k=QL/(fL·Δt)
式中:ρL,ρr――冷、熱段出口空氣密度 [kg/m3];
,――冷、熱段出口平均風速 [m/s];
FL,Fr――冷、熱段出口面積 [m2];
tL1 ,tL2 ,tr1,tr2――冷、熱段進出口風溫 [℃];
fL――冷段傳熱面積[m2];
[℃];
畢托管測流速計算:
式中:——風速 m/s
——畢托管的校正系數,取0.98
——畢托管壓差,Pa
----空氣密度,kg/m3
五、實驗步驟
1.打開電源開關。檢查儀表顯示是否正常。
2.開啟冷、熱端風機開關,調節(jié)風量旋鈕可調節(jié)風機風量(順時針方向為調大)。
3.打開加熱開關,加熱電流調至3.5-4A左右。注意:必須先開熱風風機,再開加熱器!設置熱風進口加熱溫度在60度。
4. 當實驗工況點的溫度穩(wěn)定后(約10分鐘后)讀取數據。記錄冷、熱端的畢托管壓差(Pa),并通過溫度儀表讀取各測點的溫度值。記錄工作每隔3分鐘進行一次,取三次數據的平均值作為該點工況的測試數據。
5. 然后同步改變冷、熱風機風量或者改變熱風進口溫度,待實驗工況穩(wěn)定后,開始測試數據。
6. 實驗結束后,先切斷加熱電源,5分鐘后再關閉冷、熱風機,然后關閉總電源,整理實驗臺。
注意:熱管換熱器工作溫度(熱風進口溫度)為60~70℃,切勿超溫使用,以防破壞熱管。
六、實驗數據處理
1、將實驗測得的數據填入表1中:
表1
工 況 |
序號 | 畢托管壓差(pa) | 冷熱段進口溫度(℃) | 備注 | ||||
冷段 | 熱段 | tL1 | tL2 | tr1 | tr2 | |||
Ⅰ | 1 | |||||||
2 | ||||||||
3 | ||||||||
平均 | ||||||||
Ⅱ | 1 | |||||||
2 | ||||||||
3 | ||||||||
平均 |
2、將上面數據整理所求的兩種工況的實驗結果填入表2,并進行比較分析。
表2
工 況 | 冷段風速 (m/s) | 熱段風速 (m/s) | 冷段換熱量QL(W) | 熱段換熱量 Qr(W) |
熱平衡誤差δ (%) |
傳熱系數k (W/(m2·K)) |
Ⅰ | ||||||
Ⅱ |