一、实验目的

1．观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；

2．测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数；

二、基本原理

在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下公式：

VρCP(t2-t1)=KA

其中：    

V：空气体积流量，m3/s        

A：内管的外壁的传热面积，m2

ρ：空气密度，kg/m3            

CP：空气平均比热，J/(kg℃)    

t1、t2：空气进、出口温度，℃

T1、T2：蒸汽进、出口温度，℃

：对数平均温差，℃

若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积A以及水蒸气温度T1、T2，即可计算实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数。

三、实验装置与流程

实验装置如下图

水蒸气～空气换热流程图

来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机的风进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。

2．设备与仪表规格

（1）紫铜管规格：直径φ21×2.8mm，长度L=1000mm

（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm

（3）压力表规格：0～0.1MPa

四、实验步骤与注意事项

1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。

2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里冲有一定量的空气。

3．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。

4．在做实验前，应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀。

5．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐通入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。

6．当一切准备好后，打开蒸汽进口阀，蒸汽压力调到0.01Mpa，并保持蒸汽压力不变。 （可通过调节排不凝性气体阀以及蒸汽进口阀来实现。）

7．调节转子流量计调节空气流量，等稳定后记录实验数值；改变不同流量，记录不同流量下的实验数值。 

8．记录8～10组数据，完成实验。关闭蒸汽进口阀继续通空气，等系统温度降到80℃以下，关闭空气进口阀，关闭仪表电源和风机的电源。

9．关闭蒸汽发生器。

五、实验数据记录及处理

1．数据记录

管子规格：                           长度：                      

1．计算各冷流体总传热系数。

2．说明蒸汽冷凝给热系数的实验值和冷流体给热系数实验值的变化规律。

七、思考题

1．实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?

2．蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？

3．实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？

4．如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？下载本文