氣—氣熱管換熱器實驗臺說明書

一、氣—氣熱管換熱器實驗臺說明書-實驗目的
1．掌握氣—氣熱管換熱器換熱量Q和傳熱系數(shù)K的測試和計算方法。
2．了解熱管換熱器換熱量與風溫、風速及熱管傾斜角度等能數(shù)的關系。
3．熟悉熱管換熱器實驗臺的工作原理和使用方法。
二、實驗臺的結構、工作原理及其參數(shù)
1．實驗臺的結構如下圖一所示

圖1 實驗臺的結構簡圖

1.冷端風機 2.測溫點3. 熱管組4.笛形管5.風量調(diào)節(jié)6.熱風機7.熱風調(diào)節(jié)8.電加熱器組9. 笛形管10.熱風循環(huán)管道 11工作臺旋轉臺12.儀表盤
實驗臺的主要由翅片式（鋁軋片管）熱管換熱器、電加熱器組、冷熱端風機、風量調(diào)節(jié)閥門、測速笛形管、數(shù)顯式測溫系統(tǒng)和工作臺等組成，其結構特點如下：
（1）熱段空氣采用循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)溫升快、省電。
（2）熱風電加熱系統(tǒng)可無級調(diào)節(jié)功率，因而溫度升溫靈活、穩(wěn)定。
（3）采用數(shù)顯式測溫系統(tǒng)，具有快速、準確、方便等特點。
（4）實驗臺可繞支點向前方旋轉90度，除可測量熱管換熱器熱端空氣溫度、空氣流速等參數(shù)與換熱量的關系外，還可進行熱管傾斜角度對熱管工作性能影響的測定。
2．工作原理
經(jīng)熱端風機壓出的空氣被電加熱器加熱后流經(jīng)熱管器下半部、加熱并啟動熱管，熱管內(nèi)部工質（丙酮）受熱沸騰，其蒸汽將熱量帶出熱管換熱器上半部，并通過翅片加熱冷端空氣，蒸氣冷凝后沿管壁流向熱管下半部。
冷、熱端空氣的流量是通過笛形管用微壓計來測量，空氣溫度利用數(shù)顯式測溫儀表測量并顯示，可通過琴鍵開關進行測點轉換。
3．實驗臺參數(shù)
（1）冷、熱端測速段風管截面積 (D=160mm)

m²
（2）冷、熱端熱管結構參數(shù)：

冷、熱端熱管結構圖

（3）熱管換熱器冷、熱端傳熱表面積

m²（或根據(jù)直徑計算）
（4）安裝形式：14根3列豎向、叉排。
三、實驗操作步驟
1．將電源插頭插在插座上并合上總電源開關。此時，溫度儀表顯示。
2．開啟循環(huán)風機開關，調(diào)節(jié)循環(huán)風機風量（利用風機進口處的風量調(diào)節(jié)板，改變其面積來進行調(diào)節(jié)）
3．全開電加熱器（電熱器開關受循環(huán)風機開關控制，只有當循環(huán)風機開啟后才能接通電加熱器開關）。
4．通過巡檢儀表可以看見每個點的溫度，待該溫度達到（70~80度或接近）實驗值時，開啟受熱風機開關，并利用其出風口處的旋轉調(diào)風閥改變其開口大小來調(diào)節(jié)受熱端風量。
5．調(diào)節(jié)循環(huán)風溫度，使其趨近和達到穩(wěn)定。循環(huán)段進風溫度是用電加熱器調(diào)節(jié)旋鈕來進行改變功率，溫度自然有變化。
注意：熱管換熱器工作溫度（循環(huán)風進口溫度）為50~80℃，切忽超溫使用，以防破壞熱管。
6．在實驗工況點穩(wěn)定后即可測試。記錄受熱段、循環(huán)段的壓差（Pa）及各測點空氣溫度值，記錄工作每隔2~3分鐘進行一次，取三次讀值的平均值作為該點工況的測試數(shù)據(jù)(各點數(shù)據(jù)均在巡檢儀上面顯示出來)。
四、實驗數(shù)據(jù)處理
1．受熱段、循環(huán)段空氣流量計算
a．受熱段

式中：P_L，P_R—受熱段、循環(huán)段測速段全壓 [Pa]
P_Lj，P_{R j}—受熱段、循環(huán)段測速段靜壓 [Pa]
ΔP_L，ΔP_R—受熱段、循環(huán)段測速笛形管壓差 [Pa]
ξ_L=1.025,ξ_R=1.036 —受熱段、循環(huán)段測速段笛形管壓差修正系數(shù)
α_L，α_R —受熱段、循環(huán)段測速段笛形管流量修正系數(shù)
ρ_L，ρ_R—受熱段、循環(huán)段測速段空氣密度 [kg/m³]
T_L1, T_L2 —受熱段空氣進出口溫度 [℃]
T_R1, T_R2 —循環(huán)段空氣進出口溫度 [℃]
Δt——傳熱溫差[℃]
五、實驗結構分析討論
1．分析熱平衡誤差產(chǎn)生的原因
2．討論熱管換熱器換熱量（或傳熱系數(shù)）與可調(diào)參數(shù)的關系。

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