涂层颜色对散热器散热量影响的研究.doc

青岛理工大学毕业设计（论文）用纸青岛理工大学 毕 业 设 计（论 文）题目：涂层颜色对散热器散热量影响的研究 2011年6月18日 摘 要 采暖散热器作为供暖系统的末端装置，它的节能效果在整个建筑节能中占有重要地位。因此，采暖散热器的节能在业内已引起高度重视。但是对于散热器涂层及颜色对散热量影响的问题，却没有引起业内人士的重视，很少有人就其进行综合研究。尤其是随着各种各样的新型散热器涌入市场，仅以目前现有的理论已经很难满足建筑节能的要求，为此，很有必要就此问题进行理论研究和分析。本文主要研究了在不同的计算温差下，测定有涂层、无涂层以及集中不同颜色的管式位于散热器的总散热量，并结合散热量的理论计算，通过对实验数据和理论计算的分析和比较，得出涂层及颜色对散热量有影响的结论。上述研究成果对节能散热器的研发和今后的发展都具有一定的指导意义，对节能建筑中散热器的选择及散热器的综合评定也有一定的借鉴意义。 关键词 散热器，散热量，颜色，理论计算，实验方法 ABSTRACT As the terminal device of heating systerm, the heating radiator palys an important role in the whole building energy saving.So,the energy saving of heating systerm has caused high attentions in the region.while the roles which the coating and color play during heat dissipation have not caused enough attention.Few people conduct comprehensive research.Especially with the condition that lots of new style radiators emerge in the market ,the existing theories can not meet the need of building energy saving.So,it is necessary to further theoretical research and analysis on heat transfer according to coating and color.This paper measures heat dissipating capacity of coated,uncoated and different color radiators in the mean temperature difference,and makes theory calculation about heat dissipating capacity.Through analyzing and comparing the experimental data and theory calculation,comes to the conclusion of coat and color influence on radiation heat transfer.The results of this paper have a guiding significance to the research and development of energy saving radiator,and also have an reference significance to the choice and the comprehensive evaluation of heating radiator in the energy saving buildings.KEY WORDS: heating radiator, heat dissipating capacity , color , theoretical calculation , experimental method 目录 前 言1第1章 绪论2 1.1 研究课题及相关学术背景概述21.1.1 研究课题简介21.1.2 相关学术背景概述2 1.2 实验课题的实际意义与目的4 1.3 研究课题的来源及主要研究内容5 1.3.1 研究课题的来源51.3.2 主要研究内容5 1.4 本章小结7第2章 实验原理及试验台设计7 2.1 实验原理7 2.2 实验简介7 2.2.1 试验台装置设计方案7 2.2.2 试件9 2.2.3 密闭室的要求 10 2.3 实验的控制与检测系统10 2.3.1 控制系统10 2.3.2 检测系统12 2.4 实验方法13 2.5 实验所测的参数13 2.6 本章小结14第3章 实验数据分析方案15 3.1 散热器单一工况的散热量15 3.2 散热量与计算温差关系式的整理15 3.3 实验数据处理中相关系数的简介16 3.4 采暖散热器的散热量17 3.5 实验步骤17 3.6 本章小结17第4章 实验数据记录和处理18 4.1 实验所测散热器的外形介绍18 4.2 实验的测量不确定度19 4.3 用测量不确定度评定测量结果的简化设计方法20 4.4 实验测量不确定度结果22 4.5 实验数据与理论数据的处理25 4.5.1 实验数据的处理25 4.5.2 理论数据的处理25 4.6 散热器散热量实验值与理论值比较列表26 4.7 实验测试各种散热器的热工性能曲线26 4.8 数据的分析与结论29 4.9 实验误差分析30 4.10 本章小结32 结论33参考文献34致谢 35 前 言 随着社会经济的发展，人们的生活水平不断改善，对居住环境的要求也不断提高。安装在室内的采暖散热器除了要满足其主要的散热功能外，它的装饰性、美观性越来越引起了人们的注意。因此，喷涂有各种颜色涂层的散热器应运而生，迅速占有散热器市场。然而散热器的主要功能还是散热，在其表面喷涂涂层势必增加了散热器的表面热阻值，不利于散热。据统计，不同涂层颜色散热器散热量的差别率高达10%左右,涂层颜色的确定已成为散热器设计的一个技术难题。因此，在国家大力提倡节能减排的政策引导下，对涂层颜色与散热器散热量的关系进行研究是非常有必要的。本文对不同涂层颜色的椭圆管卫浴散热器进行了实验研究和理论计算，在实验数据的基础上，分析了涂层颜色在不同温差下对散热量影响的规律，以指导散热器的生产和设计人员的选用。第1章 绪论 1.1 研究课题及相关学术背景概述1.1.1研究课题简介众所周知，散热器的散热量受很多条件因素制约，比如材质、几何因素、表面状况等等。其中表面状况对散热量有着非常重要的影响，它包含着极其丰富的内容，涉及表面是否被氧化、表面有无涂层、涂层的颜色、表面温度等一系列与散热器表面相关的问题。本文所研究的散热量，主要以包含散热器的恒温小室为研究对象，研究涂层及颜色对散热器的影响，从所依托的自然机理上应隶属于经典物理学中的传热学研究范畴；而从与工程实际的联系上，还应纳入建筑设备节能领域有关建筑设备运行过程中节能规律研究的范围。按照传热学理论5，散热器与恒温小室的传热是以空气作为流体介质在有限空间内，通过壁面与空气的对流换热，不同壁面之间及间接通过空气介质的辐射换热，将热量由有限空间高温壁传到它的低温壁的复杂物理过程。因此，该类问题不应单纯归属于某种基本传热类型，而应是集热传导，对流及辐射共同作用下的复合传热过程。从传热机理上分析，传导、对流与辐射作用共同影响传热过程，且具体涉及因素众多，作用机理也较为复杂，而探求其中相应的传热规律也成为本研究课题的核心任务。1.1.2相关学术背景综述1.1.2.1 课题依托的学科背景鉴于本研究课题是将基础传热理论问题延伸发展并与工程实际紧密结合的典型个例，在研究过程中必然会涉及到从理论分析到实验研究、数据分析处理多方面学科知识的交叉运用。传热是最常见的一种自然现象，几乎所有的工程领域都会遇到一些在特定条件下的传热问题，这些传热问题从传热方式上分析都应包括在导热、对流、辐射三种方式之中。譬如变压器、空调辐射器、以及可控硅整流冷却器等等的冷却肋都是这方面的实例。以本文中散热器与恒温小室之间的换热为例，由于传热过程受到诸如散热器几何形状及方位因素、壁面与空气物性参数（其中又包括空气导热系数、比热容Cp、密度、运动粘度、壁面发射率、空气辐射与吸收性气体容积百分比H2O%和CO2%及各自吸收、辐射系数和以及壁面粗糙度等因素）的影响，在相应理论分析过程中必然运用到诸如流体力学、工程热力学、气体及固体辐射理论、对流换热理论等知识；涉及到需要实验测试的内容，还必然引入现代热工测试技术、实验相似理论、误差分析理论等学科的知识；在实验数据处理及辅助计算中还会涉及到数值分析、数理统计、数学物理方法、计算机数值模拟技术等内容。可以说，本课题所能取得的任何理论成果必然是以上相关学科共同理论成果的再结晶过程。1.1.2.2 相关研究领域发展概况 对于散热器表面涂层对散热量的影响，美国早在20年代即已有研究报道。至80年代，我国先有哈尔滨建工学院的试验，后有清华大学的专题研究。根据国际标准化组织对供暖散热器名称的界定：部分靠辐射散热的称为辐射器（Radiator），几乎完全靠自然对流散热的称为对流器（Convector）。对于辐射器来说，表面黑度将直接影响散热器的辐射散热量，因此，散热器表面涂料的黑度，就显得十分重要了。但对于对流器，这种影响则可忽略。研究结果表明：对于柱型、翼型、板型和扁管型散热器，将传统的银粉漆改为任何颜色的非金属涂料后，可使其标准散热量比涂银粉漆时提高10%以上。这一结论对采用传统涂料银粉漆的铸铁散热器来说尤其重要，也就是由于这个原因，规定铸铁散热器在热工性能检测时表面为铸铁自然状态，不得饰以任何涂料。 推广采用百金属涂料，以达到节省所需散热面积的目的，经济效益将是十分显著的；对于这一点工程设计人员若能取得共识，并在设计时注意落实，应该不难实现。但至今我国未能如有的国家那样，作为政府行为，明令禁止在散热器表面涂刷银粉漆。容忍这种状况，已经并且还在继续给我国资源造成巨大的浪费。1.2 研究课题的实际意义及目的 鉴于上文关于本课题国内外研究现状的分析，并结合现阶段国内建筑设备节能研究及工程应用的实际情况，可归纳本研究课题的实际意义如下：课题的研究工作在建筑设备节能领域还具有深远的现实意义。建筑最大的能耗点是采暖和空调，据悉，我国在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55。无论从整个国际经济气候还是中国宏观经济大势来看，中国能源问题已经日趋严峻，浪费已经十分严重，节约能耗势在必行，而建筑能耗则是通常被人们忽视的重大问题。诸多有识之士，已经纷纷发起呼吁，需要认真重视建筑节能问题，因此，居住建筑节能已是当务之急。采暖散热器作为供暖系统的末端装置，它的节能效果在整个建筑节能中占有重要地位。因此，采暖散热器的节能在业内现已引起高度重视。据估计，我国每年生产散热器10亿片，如能节省10%，就是一亿片，从而大大降低其造价和金属耗量。因此提高散热器的效率，对整个采暖系统的节能具有重要意义。在1996年6月发布的建筑金属制品行业“九五”计划和2010年远景目标中指出：“要把轻金属散热器的制作作为主攻方向。”在此要求之下，我国的散热器市场迅速活跃起来，一些散热器厂家迅速改变生产方向，散热器生产厂家也迅速增加，目前我国共有散热器厂家1100余家。在此环境之下，各种材质各种结构的轻型散热器都打着节能的牌子涌入市场，由于各个厂家生产水平参差不齐，产品质量无法保证，所以对各种材质各种结构的轻型散热器进行节能性分析，对于工程上的选取和建筑能耗的节约有着重要的意义。由此可知，建筑节能工作是否实施成功已日益成为关系到整个社会节能战略成败与否的关键因素之一，国家已制定多项政策、法规和规范来积极引导节能散热器的研制、推广与应用工作。顺应这一必然趋势，很多相关科研和生产单位都在积极研发能满足相应节能标准要求的新型设备和生产工艺。但是由于目前学术界对涂层及颜色理论研究工作远未达到系统与完备的程度，进而造成理论研究相对于行业发展现状的滞后与脱节情况，现有理论成果无法对产品研发和工程应用起到切实有效的指导与借鉴作用；而相关企业在设计、生产和量化评价该类产品时多是自行摸索，效率和效果普遍偏低，甚至走了不少弯路，浪费了大量人力、物力。在此形势下，整个行业亟待相关学科科学研究工作能为其提供有力的理论支持。在此形势之下，相关课题的研发工作显得尤其迫切和必要。鉴于以上客观情况，本课题以经典传热学理论为依据，紧密结合目前工程常见各类散热器材料参数特征，采用理论推导、实验测试及计算机模拟仿真与数理分析统计等多种可行方法，探求相关现象的内在规律，并最终上升到理论的高度，以便服务于建筑节能领域的社会生产实践活动，这也正是本课题研究工作的最终目的和意义所在。1.3 研究课题的来源及主要研究内容1.3.1 研究课题的来源 随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对居住环境的要求也不断提高。安装在室内的采暖散热器除了要满足其主要的散热功能外，它的装饰性、美观性越来越引起了人们的注意。因此，喷涂有各种颜色涂层的散热器应运而生，迅速占有散热器市场。然而散热器的主要功能还是散热，据统计，不同涂层颜色散热器散热量的差别率最高能达到8%左右。因此，在国家大力提倡节能减排的政策引导下，对各种颜色的涂层对散热器散热量的影响进行研究是非常有必要的。本文针对不同颜色管式卫浴散热器做了实验研究和理论计算，在分析数据的基础上得出有涂层与无涂层对散热量有很大影响的结论。1.3.2主要研究内容本实验对不同颜色涂层散热器进行试验测得其散热量，以得出涂层颜色对散热器散热量有影响的结论。按照实验测试数据和经典传热理论，针对本课题的具体特点，主要进行了以下方面的研究工作（其关系框架如图1-1所示）：（1）根据传热学经典理论分析空气间隙结构传热过程中各方面影响因素的作用机制，推导得到适用于散热器背部空气间隙结构传热规律描述的理论框架形式，确定实验和补充分析研究工作中各自的重点研究内容。（2）根据相关分析及工程具体应用特点搭建实验模型，测试所研究各种散热器在不同涂层颜色条件下的散热量并取得相应测试数据，整理实验结果。对实验过程和所得结论进行误差分析与评估，并就所得结论与实际工程运行中的测试数据进行对比分析。（3）按照已有理论框架结合实验结果，整理归纳出各种类型的散热器散热量的变化规律。 （4）为了进一步验证实验计算的准确性，将所求得的实验结果与理论结果做对比进行误差分析。（5）根据实验测得的数据及数值计算结果，对各种散热器在不同运行工况下的节能性进行分析比较，得出结论。课题研究内容分析和研究资料收集初步研究方案选择与论证运用传热学原理对研究对象进行分析确定边界条件，散热器的散热量的计算实验原理分析数据处理与分析换热状态仿真本课题的研究结论试验台的搭建图1-1 研究内容关系框架1.4 本章小结 本章简要的介绍了本课题研究的背景、目的、意义以及国内外研究的现状。并对与本课题相关的传热领域进行了简要的阐述，为本课题找到了对应的理论基础。针对目前我国的研究情况和现实生活中的需要，大体上介绍了本课题研究的来源和研究的主要内容，为实现研究的最终目标打好了基础。第2章 实验原理及试验台设计2.1 实验原理 实验目的是为了确定各种散热器在实际运行过程中散热器与恒温小室的换热量，在实验过程中因为选取的散热器壁很薄，而导热系数相对较大，由导热引起的散热量可以忽略。同时认为材质是均匀的，物性参数为常数，且各管的表面温度认为是均匀的。则散热量Q就等于散热器与周围空气介质的对流换热Q对流及散热器与周围物体辐射换热Q辐射之和。具体的数据处理方法以下会做更加详细的说明。2.2 实验简介2.2.1试验台装置设计方案 散热器热工性能实验是在青岛理工大学采暖散热器实验台上实施的，实验装置见图2-1，该实验装置符合 JGJ32-86采用闭式小室测试采暖散热器热工性能1所规定的各项指标，试验台除散热器检测小室1及补偿套间2外，还包括下列4个系统：热媒循环系统:由被检测散热器3、水冷凝器4、低位预热水箱5、电热锅炉6、高位水箱7、热水循环泵8等组成。空气调节系统：由压缩机9、表面蒸发器11、冷却塔12、冷却水循环泵13、风机14、空气电热器15等组成，保证检测小室要求的空气环境。水量测量系统：由测量准确度为0.3g的电子天平16、量筒17、转子流量计18、换向计时器19组成。微机检测及温度自控系统：由26个铂电阻温度敏感元件、多路切换板、8840A微机数字多用表、PC486工业控制机、V/I板、显示器及打印机等组成，20为进口温度计,21为出口温度计,22为室内温度计,完成热媒温度、空气基准点及参考点温度的检测、控制，并具有稳态工况的判断、数据处理及显示打印输出等功能。实验台各项性能指标如下:热媒流量:5400kg/h 精度:0.5%;热媒温度:10100 精度:0.1 ;检测小室内参数:基准点空气温度:1719 精度:0.1 1.检测小室 2.补偿套间 3.散热器 4.水冷凝器 5.低位预热水箱 6.电热锅炉 7.高位水箱 8.热水循环泵9.压缩机 10.冷凝器 11.表面蒸发器 12.冷却塔 13.冷却水循环泵 14.风机 15.空气加热器 16.电子天平 17.量筒 18.转子流量计 19.换向计时器 20、21、22.热电偶 图2-1 散热器热工性能实验装置图 2.2.2试件 本实验采用试件为管式卫浴散热器，其基本形式如图2-2，实验选取了14种散热器，其外表面处理参见表1。 图2-2 表1 散热器标号 标号abcdefghijklmn材质黄铜铜铜铜铜铜钢管钢管钢管钢管钢管不锈钢不锈钢不锈钢涂层颜色表面无处理表面无处理表面镀铬白理石亮光烤漆红理石亮光烤漆银白色亮光烤漆浅蓝色喷塑F=0.7m2白色喷塑粉色喷塑F=0.5m2白色喷塑砂蓝色喷塑无处理局部氧化蛋黄色喷塑大红色喷塑2.2.3 密闭室的要求 （1）密闭小室内部的净尺寸为： 地面：（40.2m）（40.2m） 高度：2.80.2m（2）小室的内表面应涂不含金属涂料的油漆。（3）小室采用空气冷却时，其构造应符合下列要求：（a）小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境；（b）小室的四壁、屋顶和地面的热阻偏差应在20%以内；（c）小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须有良好气密性，并宜具有和夹层墙相同的热阻；（d）夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应大于或等于1.73m2.K/W；（e）夹层内由可控温的送回风系统形成的循环空气，使小室的六个面得到均匀冷却。夹层的宽度宜为0.5m，夹层内冷却空气的平均速度宜为0.10.5m/s。2.3 实验的控制与检测系统2.3.1 控制系统 在本课题实验中，应对热水循环系统进入散热器的水温和水流量进行控制和调节，使之能达到要求的参数和相应的稳定程度。 图2-3 控制系统现场图（1）水温的控制 水温的控制主要对高位水箱水温的控制，从而使散热器的供水温度稳定在一定要求的范围之内，本实验系统中采用电加热系统，可以用可控硅对水温进行控制和调节。一般情况下不必对投入的所有加热功率进行自控调节，而仅使对总投入功率的三分之一加以自控控制，其余部分可采用分档的开关进行断开和接通的手动调节。（2）水流量的控制 水流量的控制，相对来说要容易很多，一般只要热水循环系统的高位水箱水面恒定，散热器回水出口的管口水位不变，就是系统的作用压头不变时，流量就基本稳定，因此可由阀门来进行调节到测试要求的流量，并由转子流量计显示。（3）室温的控制 本实验台采用空调设备作为冷源，由于空调设备都有几档冷量调节装置，我们可以根据室内温度以及散热器的散热量来进行手动调节和控制，这样室内稳定的程度会好一些。2.3.2 检测系统 热水测试系统，主要是对温度和流量的测量，温度检测包括：散热器供水温度、散热器回水温度及测试小室的室内空气温度。流量检测是测出通过散热器的水流量。（1）温度的检测本实验中温度的检测可分为两部分。由于散热器要不断更换，所以其壁面温度与墙体的壁面温度测量采用镍铬镍硅热电偶（分度号k）来实现，所有热电偶统一外接惠普HP 34970A数据采集/开关单元34及计算机终端，实现温度的自动实时测量与显示。以上各个测点的温度都是通过惠普HP 34970A数据采集仪器自动采集的。HP 34970A将精确的测量能力与灵活的信号连接起来，使之用于生产和开发测试系统。仪器后部内置有三个模板插槽，适用于任何数据采集或开关模块的组合。数据记录和数据采集的特性的结合使本仪器成为适应现在和未来测试要求的通用仪器。在数据采集的同时可以利用HP BenchLink Data Logger程序软件将采集的数据输入到计算机上进行处理。HP BenchLink Data Logger程序是基于Windows的应用程序，通过它可以很方便的将HP 34970A与计算机一起使用以收集与分析测量数据。利用该软件设置测试，采集和归档测量数据，以及对输入的测量数据执行时显示和分析。而对于散热器进出口热水及室内空气温度的检测中，敏感元件可采用铂电阻，然后再配检测仪表，即微机数字多用表读出温度值。散热器供回水温度的测量，应尽可能靠近散热器的进出口装设，一般不应超过150mm，并对管路进行保温。铂电阻的探头部分应安装在进出口的水流中心。室内温度的测点应安装在小室的中垂线上，且离地0.75m的高处，为防止辐射热的影响，应将元件遮挡，一般用锡箔做一个不影响空气流通又能遮挡的罩即可。（2）水流量的检测 水流量测量一般都用称重法，简单测量可用浮子流量计直接读出。称重法测量水流量需要称重电子天平、量杯、计时器等。水流量的计量可在一个工况下多次取值，然后取平均值，其时小时水流量的计算公式为： （3-3）式中：G通过散热器的小时水流量，Kg/h；各次取样时间内水的总质量，Kg；取样的总时间，s。测试时每一个工况应稳定一小时左右，取样不少于12次，间隔不少于10分钟。因此一般测试时，对于温度、流量都是每隔10分钟测量一次，最好使两者同时测量。2.4 实验方法 根据GB/T13754-92采暖散热器热量测定方法2的规定,本实验采用了变热水进口温度方法进行实验研究。测试必须在热媒循环系统和闭式小室的环境全部达到稳态条件后方可进行，并在测试的全过程中加以保持，当至少六次连续等时间间隔上的取值与所取平均值的波动偏差不超过所规定的偏差时，即认为已达到了测试过程中的稳定条件。实验开始后，调节系统中浮子流量计进行流量调节，通过称量法，确定热水流量为351(30 ksh范围之间的某一确定值，波动值为2 ；通过空气调节系统，来调节风冷加热器和送风温度，使小室基准空气温度保持在l7一l9之间的某一确定温度，波动值不超过O1 ，调节电热锅炉的加热量，使进入散热器的水温为某一稳定值，在室内温度稳定为某温度值的条件下散热器的散热量也达到稳定值，每个试件在3种不同的流量下进行实验，在每一个流量下分别测试散热器进出口热水平均温度分别为505 655 、8053个工况，每个工况均在稳定条件下，以每次不少于10 min的等时间间隔上连续进行测试，其总时间不少于1 h,测量值符合要求后可采用平均值计算散热器的散热量。2.5 实验所测的参数 （1）测温系统中热水的进口温度，； （2）测温系统中热水的出口温度，； （3）测温系统中密闭小室的空气基准温度，（4） 流经散热器的热水水流量，Kg/h；2.6 本章小结 本章主要阐述了本课题的实验原理，介绍了散热器检测实验台的主要组成部分，并详细说明了实验台的密闭小室、检测系统、控制系统以及实验所测试散热器的安装要求，测试散热器的实验方法和实验所测试的参数等。理解并掌握实验原理及试验台的设计是本章的关键。 第 3章 实验数据分析方案 3.1 散热器单一工况的散热量 散热器某一工况下的散热量应由下式求得35： （3-1）式中：散热器某一工况的散热量，Kw；水的平均比热，=4.2KJ/（Kg. ）；该工况下热水的平均流量，Kg/h；该工况下散热器进出口的热水温度， 。 3.2 散热量与计算温差关系式的整理 按照2.4所述实验测试方法，在一定的流量下测出散热器在三个工况下的计算温差和散热量值，然后利用最小二乘法2将其测试结果整理成下式 （3-2） 式中：计算温差， ；系数，通过最小二乘法求得； 室内温度，检测小室内基准点的空气温度， 。其中， 式中：计算温差，；拟合的数据点数（一般要求三个以上）。3.3 实验数据处理中相关系数的简介 散热器的散热量（）总可以通过最小二乘法拟合出与计算温差的关系式（也称回归直线），但在实际上只有当散热量与计算温差之间确实存在某种线性关系时才有意义，因此需要进一步找出检验回归直线有无意义的指标和方法。我们把描述两个变量线性关系密切程度的数量性指标叫做相关系数，用表示，可用下列计算 （3-3）式中：第工况下的计算温差， ；各工况下计算温差的平均值， ； 第工况下的散热量，W；各工况下散热量的平均值，W。下面具体说明的各种情况：1说明与配不出线性关系，通常情况下散点的分布没有什么变化趋势。201这是绝大多数的情形，这是说明与之间存在着一定的线性关系。当0时，散点随着的增加而增加的趋势，此时称与正相关。当0时，散点随着的增加而减少的趋势，此时称与负相关，而当接近1时，散点就靠近回归直线。3 =1所有的点都在一条直线上，此时称与完全相关，这时与之间存在着确定的线性函数关系。3.4 采暖散热器的散热量 由实验原理可知，要确定散热器的有效散热效率，首先要测试出散热器的总散热量，所以根据JGJ32-86采用密闭小室测试采暖散热器热工性能1所规定的各项指标来搭建散热器的测试实验台装置，并严格按照GB/T13754-92采暖散热器热量测定方法2的规定进行测试。3.5 实验步骤 1. 开启热水循环系统，水泵将循环系统充满水；2. 开启空调系统风机，冷却塔循环水泵，使水系统运行稳定后，开启冷凝机组；3. 开启热水加热系统；4. 开启空调系统空气加热系统；5. 调节控制热水流量；6. 调节控制水温、风温，达到要求稳定工况后，记录进、回水温度及水量；7. 重复5、6操作规程再完成两个工况的测量；8. 测量结束后，先关掉热水循环系统，再关掉空调系统。3.6本章小结 本章主要给出了针对实验数据怎样进行处理的方案，基本原理相比较而言十分浅显易懂。然后对实验中的几个具体问题进行了分析和说明，进而提出了实验步骤及相关数据的分析方案，为后面数据的处理打下了基础。重点还是学会对于某一个实验处理的步骤，要怎样入手，学会一个思路比做一个实验更加重要。第4章 实验数据记录和处理根据第3章的实验要求，对涂有不同颜色涂层的散热器进行热工性能测试。结合本实验的具体情况，对14种散热器分别进行了实验，旨在求得其散热量。每种散热器要测三个工况点，即与恒温小室温差分别为30、45、64.5条件下的散热量。每个工况均在稳定条件下，以每次不少于10 min的等时间间隔上连续进行测试，其总时间不少于1 h，然后比较其散热量的相对大小，并绘制出散热量与温差之间关系的曲线，最后对实验数据进行分析、总结得出相关结论。4.1 实验所测散热器外形介绍 本实验以卫浴散热器为研究对象，所测试散热器的外形及尺寸见图4-1及表4-1所示： 图4-1 表4-1卫浴散热器外形尺寸柱数10柱高度H600mm连接方式同侧上进下出质量 12.4kg宽度B37mm安装位置背部距墙0.02m,底部距地0.12m单片长度60mm长度L435mm表面涂料依实验情况而定同侧进出口中心距h500mm椭圆管5025mm柱间隙10mm4.2 实验的测量不确定度 我国计量科学院于1999年经国家质量技术监督局批准，发布了JJF10591999测量不确定度评定与表示7的中国国家计量技术规范，明确提出了测量结果的最终形式要用不确定度来进行评定与表示，由此不确定度在我国开始进入推广使用阶段。因此，本文在此采用不确定度的方法来说明实验测量值的准确性，为下一步的数据分析打下了基础。测量不确定度(简称不确定度)，从词意上理解，意味着对测量结果有效性的可疑程度或不肯定程度。从传统上理解，它是被测量真值所处范围的估计值。但是真值作为一个理想化的概念，实际上往往是难以操作的或是未知量，而可以具体操作的则是测量结果的变化。因此，现代的测量不确定度按评定与表示被定义为：“表征合理地赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数”8。在测量结果的完整表述中，应包括测量不确定度。测量不确定度如误差有系统误差、随机误差等一样，也由多个分量组成，并且这些分量可用统计方法、概率分布、经验判断等来评定，为一个正值。或者说不确定度是一种表征被测量值所处范围的评定，真值以一定置信概率落在测量平均值附近的一个范围内。即(置信概率P)，u为测量不确定度，区间(，)称为置信区间。表达式的含义是被测量的真值以一定的置信概率P落在区间(，)内。用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度，以u表示。以标准差的倍数表示的不确定度称为扩展不确定度或称为总不确定度，以U表示，是指定义测量结果区间的量，即被测量的值以某一可能性(即置信水平)落入该区间中。扩展不确定度表明了具有较大置信概率的区间的半宽度。不确定度通常由多个分量组成，对每一分量均要评定其标准不确定度。标准不确定度依其评定方法分为A，B两类：能用对观测列进行统计分析方法计算者，称为A类标准不确定度，或称为标准不确定度的A类计算法，以uA表示；不同于A类的其它方法计算者，称为B类标准不确定度，或称为标准不确定度的B类计算法，以uB表示。各标准不确定度分量的合成称为合成标准不确定度，以uC表示。不确定度具体分类如下： A类标准不确定度(uA)不确定度 标准不确定度(u) B类标准不确定度(uB) 合成标准不确定度(uC) 扩展不确定度(U)(总不确定度)4.3用测量不确定度评定测量结果的简化计算方法 直接测量是指不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量方法。也就是说由一组操作即可获得被测量值，而不论这组操作复杂程度如何8。直接测量法的特点是被测量值可以直接从计量器具中得出。对直接测量来说，如果在相同条件下对某物理量X进行n次重复独立重复测量，其测量值分别为，用来表示平均值，则7 (4-1)根据误差的统计理论52，在一组n次测量的数据中，算术平均值最接近于真值，称为测量的真值。在这种情况下，为单次测量的实验标准差，由贝塞尔公式计算得到 (4-2)为平均值的实验标准差，其值为 (4-3)由于多次测量的平均值比一次测量值更准确，随着测量次数的增多，平均值收敛于期望值。因此，通常以样本的算术平均值作为被测量值得估计(即测量结果)，以平均值的实验标准差作为测量结果的标准不确定度，即A类标准不确定度。所以 (4-4)由于B类不确定度在测量范围内无法用统计方法评定，一般可根据经验或其它有关信息进行估计。一般只考虑由仪器误差影响引起的B类不确定度的计算。则 (4-5)式中，C为置信概率P=0.683时的置信系数，由于仪器的误差概率分布函数服从均匀分布，则C=。为系统误差的极限，主要与未定的系统误差有关，而未定系统误差主要是来自于仪器误差，用仪器误差代替，所以一般B类不确定度可简化计算为 (4-6)依据本测试系统仪器说明书和仪器的准确度等级，可知温度测试仪器=0.02；质量测试仪器=0.004 Kg。对于受多个误差来源影响的某直接测量量，被测量量X的不确定度可能不止一项，设其有k项，且各不确定度分量彼此独立，其协方差为零，则用平方根方式合成，成为合成标准不确定度，用符号“uC”表示： (4-7)式中可以是A类评定