气气列管换热实验是一种重要的化工原理实验，旨在通过实际操作和测量，深入了解气体在列管换热器中的换热过程及其影响因素。以下是对该实验的详细介绍：
一、实验目的
测定列管式换热器的总传热系数：通过实验数据计算得出换热器的总传热系数，以评估其换热性能。
考察流体流速对总传热系数的影响：通过改变冷、热流体的流速，观察并记录其对总传热系数的影响，以探索流速与传热效率之间的关系。
比较并流流动传热和逆流流动传热的特点：通过对比并流和逆流两种不同流动方式下的换热效果，分析它们的优缺点及适用场景。
二、实验原理
在工业生产过程中，冷、热流体系通常通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，这种传热方式称为间壁式换热。气气列管换热实验中的传热过程主要由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三部分组成。达到传热稳定时，总传热系数K、传热量Q、冷热流体的质量流率m、比热cp、进出口温度T/t以及传热面积A之间存在一定的关系式，用于计算和分析实验数据。
三、实验装置与流程
气气列管换热实验装置通常由列管换热器、风机、加热器、流量计、温度传感器以及一系列控温和测量仪表组成。实验流程大致如下：
准备阶段：检查实验装置是否完好并连接正确；开启总电源开关和仪表开关，待各仪表温度自检显示正常后进行下一步操作。
热流体准备：打开热流体风机的出口旁路并启动风机；调节旁路阀门使热流体流量达到设定值并保持恒定；开启加热开关并通过仪表调节加热电压至一恒定值使热流体温度达到所需水平。
冷流体准备：启动冷流体风机并通过仪表调节其风量；根据需要选择并流或逆流换热方式并打开相应的闸阀。
数据记录：在冷、热流体流量和温度达到稳定后记录实验数据包括冷热流体的进口和出口温度以及流量等参数。根据需要改变冷流体的风量并重复上述步骤进行多组实验。
实验结束：先关闭加热器待各温度显示至室温左右再关闭风机和其他电源以确保安全。
四、数据处理与分析
根据实验记录的数据可以计算出传热量Q、冷热流体的对数平均温差tm以及总传热系数K等参数。通过对比不同流速下或不同流动方式下的总传热系数可以分析流速和流动方式对传热效率的影响。同时可以将实验结果与理论值或经验公式进行比较以验证实验数据的准确性和可靠性。
五、注意事项
安全操作：实验过程中应注意安全操作规范避免触电、烫伤等事故发生。
准确测量：在测量过程中应注意测量精度和准确度避免误差对实验结果的影响。特别是温度、流量等关键参数的测量应采用高精度仪器进行。
合理控制变量：在进行实验时应合理控制变量以确保实验结果的可靠性和可比性。例如，在测定总传热系数时应保持其他参数如流体物性、流速等恒定不变。
及时记录数据：在实验过程中应及时记录实验数据以便后续处理和分析。同时应注意数据的完整性和准确性避免遗漏或错误记录。
六、实验应用与拓展
气气列管换热实验在化工、能源、环保等领域具有广泛的应用价值。通过该实验可以了解气体在列管换热器中的换热特性及其影响因素为工业生产和工程设计提供重要参考依据。此外还可以结合其他实验手段如数值模拟等进一步拓展实验研究的深度和广度以探索更高效的换热方式和优化换热器的设计。
 

YUY-HY117气-气列管换热实验装置