墙体材料传热系数测定试验-.ppt

墙体材料传热系数测定试验 组员 试验主要步骤 实验要求试验原理试验器材选择试验步骤试验注意事项实验数据表格及处理试验误差分析试验改进建议项目设计中遇到的问题以及参考答案 2 试验原理 经过组内成员讨论和查阅资料 我组选择热箱法测量墙体材料传热系数 热箱法是基于一维稳态传热的原理 在试件两侧的箱体 热箱和冷箱 内 分别建立所需的温度 风速和辐射条件 达到稳定状态后 测量空气温度 试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率 就可以根据公式 1 计算出试件的热传递性质 传热系数 K 公式如下 其中 K为传热系数 W m2 K Qp为加热器热功率 wQ1为通过试件热流 W Q2为试件不平衡热流 wQ3为箱避热流 wA为热箱开口面积 m2 Ti热箱空气温度 K或 Te冷箱空气温度 K或 试验构造简图 3 试验器材选择 计量箱 防护箱 冷箱 半导体热传感器 试件 加热器 热箱导流板 4 试验步骤 1 如图一安装好试验装置2 检查试验装置是否安装正确 结合是否严实 3 记下热箱和冷箱的起始空气温度Ti Te 4 对标准试件进行标定 得出Q2 Q3大致范围 5 打开电源开关 打开加热器加热 令其加热5分钟 300S 关闭加热开关 由于传热时效 可令其热箱温度升到最高点在记录 得出热箱和冷箱的两侧温度 按其公式Q K t1 t2 A Q2 Q3 Qp Q 6 令其加热功率P P 300 P为每秒功率J S 太多字 不想看 7 拆下标件安装上需测试试件 如果认为其拆除与安装时热箱和冷箱壁面均无热流损失 安装好经检查确认后记下此时两侧温度 传热过程示意图8 打开加热开关 同样加热5分钟 暂停加热小会等其热箱温度升到最高 记下两侧温度 同时迅速打开加热开关加热 9 重复上述8 步骤 记录10组数据 10 关闭电源 试验装置拆除 11 整理装置 12 试验数据处理数据记录表格 全是又长又臭的文字 不怪我 6本试验注意事项 试验装置安装准确严密 试验材料面积不能过小 至少要满足建立稳态的几何条件即长宽与厚度比大于20加热器不推荐用粗糙简单的电热丝直接对空气加热 因为这样会导致空气升温较为缓慢 导致热损失增大 且会较大影响稳态建立时间试验时候 最好保持室内处于无风状态 室内风速过大 会较大的引起热损失 造成较大误差 8试验数据误差分析 系统误差从试验构造简易图以及 1 式可知 该过程为模拟一维稳态导热过程来测量传热系数K 在计算中 电加热器产生的热量传递主要有通过墙体材料的传热 以及少量通过热箱以及墙体传递到空气中去 这部分是被忽略的 因而实际Q是偏大的 当实验进行时间越久 该影响将越来越明显 因为墙体材料本身传热系数很差 因此短时间内温度变化极小 同时又因为空气对流换热系数较小 因而对温度传感器精度要求高 当精度不满足要求 造成K值偏小 随着试验进行 热箱温度升高 压强随之增大 装置整体通过空气传质带走的热量也会随之增大 导热流板不能与试件接触 否则会使热流密度增大很多 同时导热流板不宜过厚过多 如果加热器本身换热效果已经十分优秀 可以不使用 使用它的目的是为了使热箱温度场均匀 不致局部热流过大 计量箱与防护箱的温差不宜超过5K 如果超过这个温度 可以适当减少防护箱的加热功率墙体材料本身如果有孔隙 这会极大改变K的值因此实验前必须注意孔隙是否为材料本身所有还是因加工艺或其他原因引起的 9总结试验 试验改进建议 1 增加热感器测量精度 明显在本实验中 主要误差来源之一便是温差的测定 而墙体材料本身热敏极差 如果能提高热传感器精度 无疑能极大减少误差 还差一点点 求坚持 墙体材料的K值影响较大来源于墙体的含湿量 水的比热容和导热率都远远大于墙体材料 所以当实验误差很明显时 看看试件是否受潮 如果有 可以进行干燥处理 2 在本试验中 完全没有考虑空气本身含湿量 可以证明 由于水的Cp远远大于空气 若空气含湿量太高 明显将增大空气H值 有必要可以对空气进行干燥 如果该实验在潮湿天气进行 影响将更为明显 3 冷箱保温考虑 从实验中看到 两侧的温差测定依赖于冷箱的测定 从墙体材料传递过来的热量通过空气对流传递到空气中 实际上冷箱的温度应为墙体材料与空气换热的结果 如果在墙体材料冷箱面加装保温材料 明显可以使温度反应更为准确 4 空气热性问题 从实验过程可以看到 随着试验进行热箱温度持续升高 而体积保持不变 则压力升高 与外界空气形成压差 者不可避免会使空气与外界产生对流换热 导致Q值偏小 10 项目设计遇到的问题 1 测量方法的选择2 热箱安装步骤3 变量控制4 K值本身为常数还是受环境变量影响 终于到了最后的最后 1 测量方法的选择 K 传热系数的测定一直较少 主要是其K受对流传热系数影响 故而不好测定 查阅资料可知 热箱法为比较成熟的热工测量方法 且有少部分用于测量K 故选择热箱法 2热箱安装步骤 具体参看热箱使用说明书 不同的厂家生产的热箱构造基本一样 但有些同时还会附有数据记录仪器和处理打印等功能 3变量控制 由公式式一知道 K主要取决Q以及温度 那么Q的改变显然会改变单位时间温差 所以选择哪一个作为常量 哪一个为变量 或者双变量才能使得试验简单更具有操作性和可行性便很值得思考 经过一系列方案选择淘汰 最终以Q作为常量 温度为变量 K为常数还是受环境变量影响 由1 K 1 h1 1 h2 R知道 K主要受材料的热物性以及对流传热系数影响 而对流传热系数受流体种类 流速 压强 热物性 相态影响 因而知道K本身会随周围传热介质变化而