测试芬管热交换器的传热效率

Overview

资料来源：迈克尔·本顿和克里·杜利，路易斯安那州立大学化学工程系，巴吞鲁日，洛杉矶

换热器将热量从一种流体传输到另一种流体。存在多类热交换器，以满足不同的需求。一些最常见的类型是壳和管交换器和板交换器^1。外壳和管式换热器使用流体流¹的管系统。一组管包含要冷却或加热的液体，而第二组包含的液体要么吸收热量，要么传输^热量1。板式换热器使用类似的概念，其中板紧密地连接在一起，每个之间的小间隙，液体流动^1。在板块之间流动的流体在热和冷之间交替，这样热量就会进入或流出必要的溪流^1。这些交换器具有较大的表面面积，因此通常效率更高^。

本实验的目的是测试翅管热交换器的传热效率（图1），并将其与无翅片的热交换器的理论效率进行比较。实验数据将测量单二醇（MEG）的三种不同流速。每个 MEG 流速将采用两种不同的水流量。使用威尔逊绘图方法，将从实验数据中确定传热系数。此外，Reynold 的数量和传输的热量将比较带和不使用散热片的流量，以评估传热效率。

图1：芬管换热器。1） MEG 出水温度 2）进水温度 3） MEG 入口温度 4）出水口温度 5）水表 6） MEG 积累目视玻璃/气缸。

Procedure

1. 启动和流速确定

打开蒸汽发生器下方的充电阀。
启动装置，让蒸汽开始成型 15 分钟。
计算水的流速
1. 启动秒表并监控显示水量的仪表。
2. 30 秒后停止手表，并记录仪表上显示的总水量。
3. 将水量除以时间以确定体积流速。
从流量计记录 MEG 流速。
观察热电偶的温度，并记录值。

2. 改变流速并关闭

要收集 6 次不同流量的数据，请将水的流速设置为高或低流量，然后以 MEG 的高、中或低流速运行。
1. 作为参考，对于 MEG 的低、中、高流速，已使用以前的流速：0.0439、0.0881 和 0.1323 gal/sec。
与之前一样，记录每次运行的热电偶上的体积流量和温差。
完成后，关闭仪器。
1. 关闭阀门以停止蒸汽、单醇和水的流动。
2. 关闭主开关。

Results

翅管换热器未达到湍流（图2）。鳍提供边界层形成的附加表面，通过层压和湍流理论。如果流体速度不够快，流体就不会达到湍流。鳍之间的边界层在层压区域重叠，因此流体将保持层状。

图2：每个设置的雷诺?...

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Application and Summary

热交换器用于各种行业，包括农业、化工生产和暖通空调。本实验的目的是测试翅管热交换器的传热效率，并将其与无翅片的热交换器的理论效率进行比较。对单乙二醇（MEG）的三种不同流速和两个用于每次MEG流速的独特水流率进行了实验数据测量。Reynold 的编号被确定为带散热片和无翅片的流量，用于计算每次唯一试运行的传热系数、表面积和翅片效率。这些数据用于评估如果没有翅片，以及?...

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References

Types of Heat Exchangers." Types of Heat Exchangers. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

Heat exchangers for sugar factories and distilleries." Heat exchanger for sugar and ethanol industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

Biotechnology and green chemistry heat exchangers." Heat exchanger for green chemical industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

Heat exchangers for heating and cooling." Heat exchangers for district heating, cooling and HVAC. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

Tags

1. 启动和流速确定

打开蒸汽发生器下方的充电阀。

启动装置，让蒸汽开始成型 15 分钟。

计算水的流速

启动秒表并监控显示水量的仪表。

30 秒后停止手表，并记录仪表上显示的总水量。

将水量除以时间以确定体积流速。

从流量计记录 MEG 流速。

观察热电偶的温度，并记录值。

2. 改变流速并关闭

要收集 6 次不同流量的数据，请将水的流速设置为高或低流量，然后以 MEG 的高、中或低流速运行。

作为参考，对于 MEG 的低、中、高流速，已使用以前的流速：0.0439、0.0881 和 0.1323 gal/sec。

与之前一样，记录每次运行的热电偶上的体积流量和温差。

完成后，关闭仪器。

关闭阀门以停止蒸汽、单醇和水的流动。

关闭主开关。

3. 计算

使用公式 1 计算总传热传输 Q，从热电偶（用于测量温度的设备）读取温差和热交换器的已知物理尺寸（见所操作装置的用户手册）).温差可以从每次运行的温度读数中获取。

计算每个唯一试运行所传输的热量，并使用 Wilson 绘图方法查找三个 MEG 流速的传热系数。

将计算的热传输和雷诺数与无散热片的热交换器的理论值进行比较。

跳至...

0:07

Overview

0:59

Principles of Heat Transfer in Heat Exchangers

4:07

Heat Exchanger Start-up

4:54

Flow Rate Variation

5:42

Calculations

6:09

Results

7:26

Applications

8:11

Summary

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