**列管式换热器传热系数测定实验详解**
列管式换热器是一种常见的工业换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等行业的热能转换。本实验旨在通过THXHR-5型气-气列管换热实验装置，使学生理解和掌握列管式换热器的传热性能，特别是传热系数的测定方法。
### 实验目的
1. 了解THXHR-5型气-气列管换热实验装置的基本结构和工作原理。
2. 掌握通过实验测量列管式换热器传热系数K的方法。
3. 分析影响实验结果准确性的因素及可能存在的问题。
### 实验设备
主要设备包括THXHR-5型气-气管列换热器、电脑和RS232/485转换器，用于数据采集和分析。
### 实验原理与方法
传热系数K是衡量换热器性能的关键参数，它描述了单位面积、单位温差下的热传递速率。在本实验中，传热速率Q、传热面积A和平均温度差Δtm是影响传热量的主要因素。通过以下公式计算传热系数K：
\[ K = \frac{Q}{A\Delta tm} \]
实验中假设冷热流体的质量流量G1、G2和比热容Cp1、Cp2恒定，传热系数K不变，且忽略了换热器的散热损失和沿流动方向的导热量。在这种情况下，可以通过以下方式计算平均温度差：
\[ \Delta tm = \frac{G_1 C_{p1}(T_{1}-T_{2})+G_2 C_{p2}(T_{2}-T_{1})}{G_1 C_{p1}+G_2 C_{p2}} \]
其中：
- m表示热空气质量流量，单位为kg/h；
- c表示热空气的比热容，单位为J/(kg*K)；
- T1表示热空气进口温度，单位为℃；
- T2表示热空气出口温度，单位为℃。
### 实验步骤
1. 连接电源，检查设备运行情况，确保电压稳定在220V。
2. 采用并流方式连接换热器，启动热风机和空气加热器，调节冷空气流量至34m³/h，记录热空气和冷空气的压力。
3. 定期采样，确保连续8组数据中热空气进出口温度差的波动在第一组的±10%范围内。
4. 实验结束后，关闭加热电源，待温度下降后再关闭风机。
### 数据处理
实验数据包括冷空气和热空气的压力、流量等参数，通过对这些数据的整理和计算，可以进一步分析传热系数K的变化规律，并评估实验的准确性。
在实际应用中，列管式换热器的传热性能受到许多因素的影响，如流体的性质、流速、湍流程度、换热器的结构和材料等。因此，理解和掌握这些因素对于优化换热器的设计和操作至关重要。
通过这样的实验，学生不仅能够学习到理论知识，还能在实践中提高解决问题的能力，为未来从事相关领域的研究和工作打下坚实基础。
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