列管式換熱器性能測(cè)試

列管式換熱器性能測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉列管式換熱器的結(jié)構(gòu)。2、了解列管式換熱器的工作原理。3、掌握列管式換熱器傳熱性能的測(cè)量計(jì)算方法。4、測(cè)定列管式換熱器的總傳熱系數(shù)，對(duì)數(shù)平均傳熱溫差及熱平衡誤差。5、繪制列管式換熱器傳熱性能曲線。6、掌握列管式換熱器順流/逆流對(duì)傳熱性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理1、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)及換熱原理列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì)，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動(dòng)，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)分，主要有以下幾種：⑴固定管板式換熱器：這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí)，為安全起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過(guò)厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。⑵浮頭式換熱器：換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個(gè)頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。⑶填料函式換熱器：這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。⑷U型管式換熱器：U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問(wèn)題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。2、列管式換熱器數(shù)據(jù)計(jì)算(1)換熱器的傳熱方程為（18-1）(2)熱水和冷水熱交換平衡方程式為（18-2）即式中―換熱器整個(gè)傳熱面上的熱流量，―總傳熱系數(shù)，―總傳熱面積，―換熱器的平均溫差或平均溫壓，℃―熱水放熱量，―冷水放熱量，、－熱、冷水的質(zhì)量流量，、―熱、冷水的定壓比熱，、―熱水的進(jìn)、出口溫度，℃、―冷水的進(jìn)、出口溫度，℃(3)換熱器的平均溫差，不論順流、逆流都可以采用對(duì)數(shù)平均溫差的形式，其公式為(e=2.71828)（18-3）式中―冷、熱水在換熱器某一端最大的溫差，℃―冷、熱水在換熱器某一端最小的溫差，℃以熱水放熱量為基準(zhǔn)，設(shè)熱水放熱量和冷水吸熱量之和的平均值為換熱器的整個(gè)傳熱面上的熱流量，則有（18-4）(4)熱平衡誤差方程為100％（18-5）(5)總傳熱系數(shù)方程為（18-6）(6)熱、冷流體的質(zhì)量流量、是根據(jù)流量計(jì)讀數(shù)轉(zhuǎn)換而來(lái)的，可以按照以下公式換算：（18-7）三、實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行列管式換熱器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)必須按照以下步驟進(jìn)行，否則極有可能損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。1、將水泵進(jìn)口處的過(guò)濾器螺母擰開(kāi)，取出過(guò)濾器里面的過(guò)濾網(wǎng)，將過(guò)濾網(wǎng)放到清水中洗去上面的污物，以防過(guò)濾網(wǎng)上污物太多，堵塞熱水和冷水管路系統(tǒng)。清潔完成后，將過(guò)濾網(wǎng)放回過(guò)濾器中，利用扳手將過(guò)濾器螺絲擰緊，以防漏水。2、檢查冷水管及熱水管上的閥門(mén)，使其處于最大的開(kāi)啟狀態(tài)，以防管路不通。3、將冷水箱和熱水箱里加滿水。熱水泵工作時(shí)，出水口有水流出，此時(shí)熱水箱水面應(yīng)位于加熱管以上，且距加熱管至少10cm。冷水泵工作時(shí)，出水口有水流出，此時(shí)冷水箱水面應(yīng)位于水泵進(jìn)水口以上，且距水泵進(jìn)水口至少15cm。4、檢查冷水箱及熱水箱里的水，水質(zhì)需清潔，不能有污物及沉淀。5、檢查插座電源是否正確，確保電源不會(huì)缺相。然后將裝置電源插頭插到插座上。6、實(shí)驗(yàn)臺(tái)接通電源，將漏電保護(hù)器開(kāi)關(guān)撥到接通的位置。7、將裝置控制面板上的順/逆流開(kāi)關(guān)撥到順流的位置，將列管式換熱器的旋鈕開(kāi)關(guān)打到啟動(dòng)的位置，同時(shí)將加熱器1，加熱器2，加熱器3啟動(dòng)，使加熱器開(kāi)始工作。8、等水箱里的水溫度達(dá)到40度左右時(shí)，啟動(dòng)冷水泵及熱水泵，使水路進(jìn)行循環(huán)。9、等溫度達(dá)到動(dòng)態(tài)的平衡時(shí)，開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，可記錄多組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。10、順流試驗(yàn)完成后，轉(zhuǎn)動(dòng)面板上的順/逆流切換開(kāi)關(guān)，使列管式換熱器的換熱方式改為逆流換熱，然后重復(fù)記錄數(shù)據(jù)。11、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)冷水及熱水管道上閥門(mén)的開(kāi)度大小來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水流量，從而改變裝置的換熱量，測(cè)定不同狀態(tài)下裝置的各項(xiàng)參數(shù)。12、實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉熱水及冷水循環(huán)水泵，將套管式換熱器旋鈕開(kāi)關(guān)打到停止的位置，將順/逆流切換開(kāi)關(guān)打到停止的位置，切斷裝置電源。13、將裝置熱水箱及冷水箱的排水閥門(mén)接通，使裝置內(nèi)的水排出，以防長(zhǎng)時(shí)間不用而損壞設(shè)備。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、根據(jù)所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算列管式換熱器的總傳熱系數(shù)、對(duì)數(shù)平均傳熱溫差及熱平衡誤差。2、根據(jù)所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制列管式換熱器傳熱性能曲線。3、根據(jù)所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析列管式換熱器順流/逆流對(duì)傳熱性能的影響。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、裝置水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需排除水泵內(nèi)的氣體，否