五、数据整理与计算范例.docVIP

  *△Tlm與△Tm同義 圖八 殼管交換器的溫度-長度曲線：(a) 1-2 exchanger (b) 2-4 exchanger 圖九 LMTD(logarithmic mean temperature difference，△Tm)之校正： (a)1-2 exchanger (b) 2-4 exchanger 因此，U = qa/(A*Fg*△Tlm)，此式應用於1-2與2-4殼管熱交換器。 **本實驗之裝置為1-1殼管熱交換器，公式為U = qa/(A*△Tlm)。 附：有關對流與傳導結合總熱傳係數U 如上圖，A為一圓管壁剖面，管內外為流體，由於流體有黏度造成與管壁間形成一邊界層(boundary layer)，邊界層具有熱傳阻力而造成一溫度梯度，其熱傳係數分別為ho、hi；邊界層除外的流體因流體的對流可視為均一溫度，溫度分別為T1、T4，故總熱傳係數qq = △T /ΣR = UA△Toverall ΣR：總熱阻包括內、外邊界層熱阻及管材之熱阻三項。 △T = T1 -T4 由數學導得，總熱傳係數U如下所示： Ui = 1 / {1/hi + (ro – ri)Ai/(kAAA lm) + Ai/(Aoho) } Uo = 1 / { Ao/(Ai hi)+ (ro – ri)Ao/(kAAA lm) + 1/ ho} Ai、Ao、AA lm分別為金屬管之內、外表面積及對數平均面積。 當流體流經熱交換器時，若整個熱交換過程的每ㄧ點溫度差(Th-Tc或△T)都不變，則 q = UA(Th-Tc) = UA△T 然而，流體流經熱交換器時，若△T是隨熱交換過程的位置而改變時，則上述溫度差有誤，由數學導得變成對數平均溫差△Tm， 亦即 q = UA△Tm  在熱水槽(一) 熱交換 A、逆流（裝置改成逆流） l. 開關箱選擇套管按鈕。 2. 檢查熱水槽應裝八分滿的水，設定熱水槽溫度為℃，開始加熱。. 待熱水槽溫度為℃時，先調熱水流量 L/min使系統吸熱3 min，再固定流量為0. L/min。 . 調整水流量 L/min。bypass 開關設定在“半開”位置 6. 達穩定平衡時(約分鐘)，紀錄四點的溫度(熱進、熱出、冷進、冷出)及熱水流量，並記錄之。 . 改變水流量（、0.、0.、 L/min），重復步驟()一()。B、並流（裝置改成並流） 實驗步驟同逆流之步驟。 冷水(二) 殼管熱交換A、逆流（裝置改成逆流）l. 開關箱選擇殼管按鈕。 2. 控制熱水槽溫度為℃。 3. 流量 L/min使系統吸熱3 min，再固定流量為0. L/min。 4. 調整水流量 L/min。bypass 開關設定在“半開”位置5. 達穩定平衡時(約分鐘)，紀錄四點的溫度(熱進、熱出、冷進、冷出)及熱水流量，並記錄之。 6. 改變水流量（、0.、0.、 L/min），重復步驟()一()。B、並流（裝置改成並流） 實驗步驟同逆流之步驟。 冷水(三) 板式熱交換（逆流） 1. 開關箱選擇板式熱交換按鈕。 2. 控制熱水槽溫度為℃。 3. 固定流量為0. L/min。 4. 調整水流量 L/min。bypass 開關設定在“半開”位置 5. 達穩定平衡時(約分鐘)，紀錄四點的溫度(熱進、熱出、冷進、冷出)及熱水流量，並記錄之。 6. 改變水流量（、0.、0.、 L/min），重復步驟()一(5)。 冷水 ※※ 安全及注意事項l. 本實驗在操作的過程之中，應先把管內的水及氣泡先予趕走。2. 在實驗過程中，冷熱水熱交換須等溫度達到穩定後，記錄之。五、數據整理與計算範例 （一）熱交換(熱傳面積＝0. m2) A、逆流 冷水流量 (L/min) 熱水流量 (L/min) Th in (℃) Th out (℃) Tc in (℃) Tc out (℃) 冷水流量 mc (kg/s) 熱水流量 mh (kg/s) qc (J/s) qh (J/s) △Tlm (K) U (w/m2-K) B、並流冷水流量 (L/min) 熱水流量 (L/min) Th in (℃) Th out (℃) Tc in (℃) Tc out (℃) 冷水流量 mc (kg/s) 熱水流量 mh (kg/s) qc (J/s) qh (J/s) △Tlm (K) U (w/m2-K)