热质交换原理课程实验指导书.docVIP

兰州交通大学 《热质交换原理与设备》课程 实验指导书 环境与市政工程学院暖通实验室 二Ｏ一Ｏ年六月 实验一：散热器热工性能实验 通常所说的供暖是指向房间内供给热量以补充房间内的热损失，从而保证房间所要求的室内温度。为实现这个目的，就要在房间内安装散热设备，散热设备大体有散热器、暖风机、辐射板等。 散热器是将流经热媒的热量以传导、对流、辐射的形式传递给室内的空气、物体和人。 选用散热器除有制造、安装、卫生、美观、经济指标等要求外，其热工性能优劣是最为重要的，经验表明，影响热工性能的因素有很多，这样会使研究变得十分复杂，以至于无法用一个解析式来定量的给予表达。实际上，散热器的热工性能一般是由实验来确定的。 （一）实验目的 通过本实验了解并掌握散热器散热量的测定原理及方法；了解并验证热媒为低温热水时（供热温度低于100℃），下述的关系式 式中：Q——散热器的散热量；——散热器内水的平均温度；——室内空气的平均温度。 （二）实验原理 散热器在稳态条件下散热时，热媒供给的热量等于散热器表面散出的热量。为了通过实验测得散热器的散热量，就要创造条件，使实验装置和系统达到一定精度的稳定状态。此时测量流过散热器的水量和散热器进出口水温降后，即可求得散热器的散热量。 式中：——散热器的散热量，W；——流经散热器热水的流量，kg/s； ——水的比热，KJ/kg·℃，本试验取值为4.19 KJ/kg·℃； ——散热器的进口水温，℃；——散热器的出口水温，℃。 （三）实验装置及仪器 本实验在以国际标准和国家标准建成的采暖散热器热工性能测定标准台上进行。实验装置如下图所示。 实验使用仪器包括：铂电阻温度计、数字电子秤、水桶、电子秒表、盒式气压计、干湿球温度计、控制系统模块、计算机等。 （四）实验方法 影响散热器散热量的因素有很多，如散热器的材料、结构、几何图形，制造加工质量，表面涂料材料；如安装位置，遮挡情况，房间壁面材料及温度，周围空气温度及流动情况；如热媒种类与参数，热媒的流动及流经散热器的途径等。 为了使测得的散热器热工性能具有横向的可比性，对散热器的热工性能测定方法制定了国际标准，我国也制定了相应的国家标准，标准对测试方法及数据整理等均有明确而又严格的规定（详见《采暖散热器散热量测定方法》——GB/T13754-92）。 《采用密闭小室测试采暖散热器热工性能》的国家标准规定：测试小室应完全密闭，经特殊冷却且不受室外气象因素干扰。小室内参考点的空气温度维持在17～19℃之间的某一温度值上，允许波动范围为±0．1℃，测试中小室的单位体积散热量应小于87W/m3。被测散热器的散热量不得小于500W。片式散热器应组装成10片一组，串片散热器长度应为1.000m，若无特殊要求，散热器应明装，无任何遮挡且平行于小室内某一面墙，安装在墙的中心线处，与后面墙壁的净距离为0.05±0.005m，距离地面为0.10～0.12m。热媒为低温水时，供水方式应为同侧上进下出式，热水流量应是标准流量，即在散热器内热水平均温度=82．5℃,散热器出口水温降，对辐射器△t=25±1℃，对流器△t=12～13℃，散热器进出口水温平均值与小室内参考点空气温度的差值为64．5±1℃时的热水流量。进出口水温波动范围为±2℃,实验中要求改变供水温度时要保持标准流量的波动范围为±2%。在稳态条件下，至少连续测定三个工况，由于工况不同，供水温度不同，散热器内水的平均温度也不同，其散热量也不同，求得这些工况下的散热量后，用最小二乘法整理出曲线。 【注】本实验由于条件的限制只测定一个标准流量状态下散热器的热工性能。 （五）实验步骤 1.被测散热器的安装 散热器在安装前须进行检测试验，无渗漏方，方可安装。根据散热器的类型、进出口位置、管径等条件，选择散热器与实验系统的连接方式。须注意的是系统和连接处都要保证严密，防止出现漏水。（本实验按照国家标准制造，安装、连接和试压等符合要求） 2.系统充水、检漏、保温 由于实验设备设计要求，在做实验前一天要先预热压缩机。做实验时高位水箱的水是由容积式热水锅炉供给，即打开进水阀门向热水锅炉中加入适量的自来水，启动锅炉的电源加热锅炉中的水，当达到95℃左右时，启动热水泵向高位水箱加水，经过多次向高位水箱加水，放入适量的热水到低位水箱中后，关闭锅炉及其热水泵。检查系统个连接点，确认无渗漏后可进行管道的保温。 3.系统启动及运行参数的设置 热水系统 打开流量计前的阀门，启动热水循环水泵，使系统热水循环，初步调节水流量。接通水系统电加热器，开始加热。将其中的调节温度表盘调节所需的加热温度，其温度应根据不同的散热器来设置加热温度95℃。 （2）测试小室