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蒸汽冷凝时表面传热系数和总传热系数测定实验 说明书 一、实验目的: 1、掌握冷凝换热器的换热量Φ和表面传热系数h及总传热系数K的测试和计算方法; 2、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法; 3、了解不同蒸汽压力下的冷凝换热时表面传热系数的变化规律。 二、实验测试装置简介: 1.测定装置整体组装,带脚轮,用户接电源和上、下水后即可使用。 2.可测蒸汽在水平管内冷凝(管外为自来水)时的传热系数和给热系数。其工作原理及流程如图所示。 3.管子的内壁面温度用事先埋好的三支热电偶(轴向均布)测量。 4.电热蒸汽发生器总功率为9KW,最大工作压力为0.08MPa。此蒸汽源亦可通过阀10—1供其它试验使用。 试验装置流程图及各部分组件的名称 1.蒸汽发生器2.电接点压力表3.安全阀4.汽水分离器5.热电偶 6.压力表7.试验管组8.凝结水液位保持器9.过冷器10.阀门11.计量水箱10-12.文丘里流量计(计算机采集订户) 三、实验操作步骤及测试方法: (一)、操作步骤: 1.接电源(380V,四线,50Hz,9KW)及上下水(均可胶管连接)。 2.打开阀10—7,从蒸汽发生器底部上水管(兼排污管)向炉体内加自来水至液面计4/5处。加水时还应打开10—2和阀10—3,以便炉体内的空气能够排出,加完水后关闭阀10—7。 3.全开蒸汽发生器电加热器,待炉内水开始沸腾并将炉体空间大部分空气从阀10—3处排出后,关闭该阀。 4.待蒸汽压力达到试验压力后,打开阀10—4,使系统内空气全部被蒸汽压出后关闭此阀。 5.试验管内的蒸汽压力可自动控制,此时将电接点压力表高低压控制指针分别调至试验压力±0.01MPa处(视试验精度要求,此范围可适当放大或缩小)。试验管内的蒸汽压力亦可利用阀10—2手动调节,此时应将电接点压力表控制指针调至稍高于试验压力,高压控制指针调至比低压控制指针高0.02MPa左右处,但不得超过蒸汽发生器最大使用压力。 6.全开阀10—6,向试验管组全程供自来水,并视试验工况要求,利用阀10-5调节自来水流量。 7.视工况所需蒸汽量,适当改变手控加热开关个数,并利用自控加热档(由电接点压力表控制),实现对蒸汽发生器蒸汽压力的控制,使之在试验压力附近上下波动)。 8.微开阀10—3,使汽水分离器中分离出来的水能够流出。 9.待凝结水水位达到保持器8上水位计的某一固定位置后,打开并适当调节阀10—4,使水位在试验过程中始终保持不变。待工况稳定后即可进行测试。 (二)、测试方法 1.试验管内蒸汽压力用压力表测量。 2.蒸汽进口温度、凝结水温度、自来水进出口温度以及试验管内壁面温度均用热电偶(E型)测量。动态显示,按时记录即可; 3.凝结水和自来水流量手动测量用计量水箱配秒表测量。当凝结水量较少时,为了缩短计量时间亦可用量杯配秒表测量。 4.每隔2—5分钟读取一次数据,取四次读数的平均值为计算值。当凝结水量较少时,可取全试验过程累计流量为计算值。 5.试验完毕后,关闭电加热器开关及阀10—6、10—4、10—3等全部阀门,切断电源。 6.实验数据记录表: 工况序号进水 温度(℃)出水 温度(℃)蒸汽进 口温度(℃)蒸汽出口温度(℃)冷却水的流量Kg/s冷凝水的流量Kg/s管壁温度 (℃)Ⅰ1234平均Ⅱ1234平均(三)使用注意事项 1.蒸汽发生器在使用过程中水位不得低于水位计红线处。 2.蒸汽发生器可定期通过阀10—8进行排污。 3.在冬季,如室温低于0℃,应设法将系统内的水放尽(凝结水系统的积水可用压缩空气吹出),防止冻坏设备。 四、实验数据整理: (一)整理实验数据的有关公式 1.蒸汽凝结放热量 Φ1=Gz(iz-in)[w] 2.冷水获热量Φ2=Gs(i2-i1)[w] 3.平均热量Φ=(Φ1+Φ2)/2[w] 4.热平衡误差Δ=(Φ1-Φ2)/Φ×100% 5.总传热系数K=Φ/(A.Δt)[w/m2℃] 6.蒸汽冷凝时表面传热系数:[w/m2℃] 式中:Gz,Gs—蒸汽(凝结水)和冷水流量[Kg/s] iz,in,i1,i2—蒸汽、凝结水和冷水进出口状态下的焓[J/Kg] A,Ai—传热管外和内表面积[m2],测定管外径和管长,查管壁厚。 —传热温差[℃] tz,—蒸汽温度和传热管内壁平均温度[℃] T1,T2—蒸汽进口温度和凝结水温度[℃] t1,t2—冷水进口温度和出口温度[℃] (二)实验数据整理表: 工况进水焓值(KJ/Kg)出水焓值(KJ/Kg)蒸汽进口焓值(KJ/Kg)蒸汽出口焓值(KJ/Kg)冷凝时的表面传热系数 (w/m2℃)总传热系数 (w/m2℃)五、实验结果的分析讨论: 1、分析热平衡误差; 2、讨论不同工况对冷凝表面传热系数和总传热系数的影响。

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