精密加工齿轮.doc

殼管式熱交換器 摘要 殼管式熱交換器(shell and tube heat exchanger)是一種結構簡單、製造容易、成本低廉且維護容易的熱交換器，雖然是緊密度(compactness)較差，仍廣泛被應用於化工製程、動力廠、冷凍機械…等用途。 關鍵字: 熱交換器、熱流原理、熱交換實驗、各式量測數據儀器 一、簡介: 熱交換機械和原理的應用在當前的時代中發展的越來越好，不僅僅是工業中所需的製程，再者到我們日常所用的產品中都能看到需要透過熱交換達到效果的的跡象，也就證明我們的生活中跟業界所需要藉由熱的不同方式傳遞的機會是隨處可見的。 其原理可以透過對流(可分自然對流、強迫對流兩種)、輻射、微波、密度差異、環境溫度、物件自體溫度、傳導、相變化等等的方 式去控制熱交換的種類和依賴條件的變化像是，(熱傳係數、功率、 介質、對流速率等等)，且可以利用不同種類的方式用多樣性的儀器去量測到各種的數據，像是有(熱敏電阻、熱線式風速器、轉輪式風速計等等，有不同的測量方法可以知道每種數據呈現出來的微小差異，進而去調整參數去了解控制方法和解決問題對策。 二、產品: 1.溫度分布: 這次所要介紹的是殼管式熱交換器，殼管式熱交換器之殼側流體為單通，而管側有雙通是一種很基本的型式，管側流體對殼側流體有一通為逆流，另一通為平流，即此熱交換器為一逆向流熱交換器與一平行流熱交換器之組合，依方程式所得之LMTD非其真正溫差，其真正的溫差必須由求得溫差校正因子F來加以修正。 2.熱傳係數: 管側的熱傳係數可假設工作流體均勻分布於每一熱傳管中。 公式為() 帶入: n=0.4 加熱用 (管側流體溫度較高) n=0.3 冷卻用 (管側流體溫度較低) 來求，此式為最常用之經驗公式，平均誤差約，用於水時之計算結果則約在低估百分之十。若經計算其雷諾數Re為層流，則以層流的熱傳係數來算，由於壁溫通常不可能為常數，而熱通量是否為近 似常數則依實際情況而定，故建議以Nu = 4去作估算應為可接受的方法。 殼側之熱傳是在一種非常複雜的情形下進行的，其熱傳係數與管路配置方式、管陣與殼壁之(間隙大小、擋板形狀、擋板尺寸、擋板間隔、不同管通間距離、流體進口處是否有擋板及擋板形式、是否有密封板都有關)；因此，殼側之熱傳係數的預估數值事實上並無一個實際的經驗公式可用。 三、實驗流程: ▲實驗前須先清洗熱水槽，並使用熱水清洗管路，洩完後進行實驗。(啟動冷、熱水流需用以下步驟) 1.決定水流方向─(殼側熱水，管側冷水)或(殼側冷水，管側熱水) 2.先確定排水閥是否關閉，將熱水槽注入熱水，打開電源，等幫浦將水送入後，關掉電源，並補充熱水至8分滿。 3.決定左、右流量計之流量(熱水、冷水比例為2：1)，打開冷水入口閥(不能全開，以免壓力累積在管線內)，調整流量計至所須刻度， 記錄此時冷、熱水進出口初溫。 4.每隔30秒記錄冷、熱水之進出口溫度，至溫度達穩定為止(溫度值保持不變達4分鐘)。 5.排掉殼管內的水，補充熱水於熱水槽(槽內水溫與步驟2之水溫相差不得超過5℃)，通入熱水使初溫相同，重覆步驟3 ~ 4。 6.改變水流方向，重覆步驟3 ~ 4。 3. 實驗系統: 本實驗系統，主要零組件包含： 1.熱交換器乙個 2.面積式流量計兩個 3.PT 100 溫度計四個 4.可調式變壓器乙個 5.泵浦乙個 6.電熱水槽乙個 7.電源開關 8.殼管流體切換電磁閥四個 熱交換器基本規格： 殼：長800 mm，內徑156.3 mm 管：不繡鋼管，OD=15.9 mm，ID=12.7 mm，32根正三角形排列，管距=21.2 mm 擋板：25 ﹪橫切，ABS板，厚2 mm，11塊，間距64.8 mm 4a 平行流 4b 逆向流 (擷取至作者的實驗圖) 四、心得: 這學期開始上熱傳實驗後發現，我們生活上每天身邊都有很多密切相關的熱傳進行，無論是冷氣、吹風機、電鍋等等，都是每天都會需要用上的，藉此我發現熱傳的好玩與重要，透過在上課中學習到的知識去引發聯想並且可以實際操作機具設備和實驗計錄的演算及推導，了解內部的變化和實際的運用是非常有趣的，這次做得這個主題就有點類似我們這組這星期做的實驗(熱交換器實驗)只不過我們是送冷風與熱風，這個實驗是用冷水與熱水，剛好用上感覺又更了解了這項實驗的精隨和變化道理。 五、參考資料: 1.熱交換機論文搜尋 GOOGLE 2.機械工程實驗(熱傳講義) 魏慶華2015. 3. 熱交換設計王啟川，出版日期：2007/06/20 殼管式熱交換器-熱源簡化模擬分析.作者: 張宏祥. 描述:碩士核子工程與科學研