可视性饱和蒸汽压力和温度关系试验仪试验指导书

教学实验 2015建筑环境与能源应用工程专业课内实验指导书土木工程防灾减灾实验教学示范中心实验一 饱和蒸汽 P-T关系实验仪指导书一、实验目的1、通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系，加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的饱和温度时，沸腾便会发生的基本概念。2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽 P—T关系图表的编制方法。3、学会温度计、压力表、调压器和大气压力计等仪表的使用方法。4、能观察到小容积和金属表面很光滑（汽化核心很小）的饱和态沸腾现象。二、实验设备V图1实验设备简图1、电功率调节压力表（－0.1～0～1.5㎏f/㎝2）2、电源开关3、加热开关4、数显温度表（Pt100.1）5、电压表6、电接点压力表7、排气阀8、可视玻璃及蒸汽发生器可控数显温度仪三、实验方法与步骤1、熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能。2、将电功率调节旋钮左旋至电压表为零，然后接通电源。3、将调压器输出电压调至200～220V，待蒸汽压力升至一定值时，将电压降至20～50V保温，待工况稳定后迅速记录下水蒸气的压力和温度。重复上述实验，在0～1MPa（10kgf/cm2表压）范围内实验不少于6次，且实验点应尽量分布均匀。实验完毕后，将电压旋回零位，并断开电源。5、记录室温和大气压力。四、数据记录和整理1、记录和计算：1饱和压力MPa或[kgf/cm2]饱和温度[℃]误差实验温度计ttt't备注压力表读大气压绝对压力理论值次数读值t’100%[%]值P’力BP－P’+B[℃]tt1234562、绘制P—t关系曲线：将实验结果点标在坐标纸上，清除偏离点，绘制曲线。温度[℃]压力（绝）[ kg/f ]图2 P—t关系曲线3、总结经验公式：将实验曲线绘制在双对数坐标纸上，则基本呈一条直线，故饱和水蒸气压力和温度的关系可近似整理成下列经验公式：t 1004P2温度[℃]压力（绝）[kgf/ ]图2双对数坐标实验曲线4、误差分析：通过比较发现测量比标准值低1%左右，引起误差的原因可能有以下几个方面：1）读数误差。2）测量仪表精度引起的误差。3）利用测量管测温所引起的误差。五、注意事项1、实验装置通电后必须有专人看管。2、实验装置使用压力（表压）为1MPa（10kgf/cm2），切不可超压操作。3、当真空达不到要求时或缺水时，可以加热水温105度左右，打开排气阀，排除不凝空气后关紧排气阀，冷却后应该为负压，用胶管在放气阀处连接一个管子，把管子插到盛有蒸馏水的瓶子里，打开充水阀，吸进蒸馏水，然后关紧，重复加热排出不凝空气后关紧排气阀，冷去后达到真空即可。3饱和水蒸气压力表（按压力排列）压力P饱和温比容焓汽化潜热r度ts/饱和蒸汽ν/饱和蒸汽饱和水ν饱和水h“和h“（M(℃)（m3/kg）（m3/kg）（kJ/kg）（kJ/kg）（kJ/kg）Pa）0.00106.9820.0010001129.20829.332513.82484.50.002017.5110.001001267.00673.452533.22459.80.003024.0980.001002745.668101.002545.22444.20.004028.9810.001004034.803121.412554.12432.70.005032.900.001005228.196137.772561.22423.40.006036.180.001006423.742151.502567.12415.60.007039.020.001007420.532163.382572.22408.80.008041.530.001008418.106173.872576.72402.80.009043.790.001009416.206183.282580.82397.50.010045.830.001010214.676191.842584.42392.60.015054.000.001014010.025225.982598.92372.90.02060.090.00101727.6515251.462609.62358.10.02564.990.00101996.2060271.992618.12346.10.03069.120.00102235.2308289.312625.32336.00.04075.890.00102653.9949317.652636.82319.20.05081.350.00103013.2415340.572646.02305.40.06085.950.00103332.7329289.932653.62293.70.07089.960.00103612.3658376.772660.22283.40.08093.510.00103872.0879391.722666.02274.340.09096.710.00104121.8701405.212671.12265.90.10099.630.00104341.6946417.512675.72258.20.12104.810.00104761.4289439.362683.82244.40.14109.320.00105131.2370458.422690.82232.40.16113.320.00105471.0917475.382696.82221.40.18116.930.00105790.97775490.702702.12211.40.20120.230.00106080.88592504.72706.92202.20.25127.430.00106750.71881535.42717.22181.80.30133.540.00107350.60586561.42725.52164.10.35138.880.00107890.52425584.32732.52148.20.40143.620.00108390.46242604.72738.52133.80.45147.920.00108850.41392623.22743.82120.60.50151.850.00109280.37481640.12748.52108.40.60158.840.00110090.31556670.42756.42086.00.70164.960.00110820.27274697.12762.92065.80.80170.420.00111500.24030720.92768.42047.50.90175.360.00112130.21484742.62773.02030.41.0179.880.00112740.19430762.62777.02014.41.1184.060.00113310.07739781.12780.41999.31.2187.960.00113860.16320798.42783.41985.01.3191.600.00114380.15112814.72786.01971.31.4195.040.00114890.14072860.12788.41958.31.5198.280.00115380.13165844.72790.41945.71.6201.370.00115860.12368858.62792.21933.61.7204.300.00116330.11661871.82793.81922.01.8207.10.00116780.11031884.62795.11910.51.9209.790.00117220.10464896.82796.41899.62.0212.370.00117660.09953908.62797.41888.85实验二 气体定压比热容实验比热容是指单位物理量的物体温度升高1度所需的热量，简称比热。根据选用计量物量的单位不同，有质量比热、容积比热和摩尔比热之分。通常用质量千克作为计量物量的单位，得到的是质量比热，它的单位是千焦/千克?开（kJ/kg?K）。用符号c表示，则dqdqcc（1）dT或dtkJ/kg?K标准状态下1米3气体温度升高1度所需的热量称作容积比热，单位是千焦/米3?开（kJ/m3?K）用符号c'表示。气体的定压比热容是计算在定压变化过程中气体吸入（或放出）的热量的一个重要参数，所以气体定压比热容的测定实验是工程热力学基本实验之一，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，有利于培养分析问题和解决问题的能力。一、实验目的了解气体比热测定装置的基本原理和构思。熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二、实验原理引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有：dqdupdv和dqdhvdp（2）定压时dp 0cpdqdhvdphdTdTTp（3）此式直接由cp的定义导出，故适用于一切工质。在没有对外界作功的气体的等压流动过程中：1dQpdhm（４）则气体的定压比热容可以表示为：6t2Qpcpt1mt2t1kJ/kg?℃（5）式中：m——气体的质量流量，kg/s；Qp——气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增大，它是温度的复杂函数。实验表明，理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可表达为：cp a bt et2 （6）式中a、b、e等是与气体性质有关的常数。例如空气的定压比热容的实验关系式：4 7 2 10 3cp 1.02319 1.7601910 T 4.0240210 T 4.8726810 TkJ/kg?K式中：T——绝对温度，K。该式适用于250～600K，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。由于比热随温度的升高而增大，所以在给出比热的数值时，必须同时指明是那个温度下的比热。根据定压比热的定义，气体在t℃时的定压比热等于气体自温度t升高到tdt时所需热量dq除以dt，即：dqcpdt当温度间隔dt为无限小时，即为某一温度t时气体的真实比热。如果已得出ft的函数关系，温度由t1至t2的过程中所需要的热量即可按下式求得：q222dtcpdtabtet11用逐项积分来求热量十分繁复。但在离开室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，即可近似表示为：cpabt（7）则温度由t1至t2的过程中所需要的热量 可表示为：t2q a btdtt1（8）由t1加热到t2的平 均定压比热容则可表示为：72t2t1abtdtt1t2acpt1t2bt12（9）大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度t1加热到t2时，其中水蒸气的吸热量可用式（8）计算，其中a1.833，b0.0003111，则水蒸气的吸热量为：2Qwmwt1.8330.0003111tdt12 2=mw1.833t2 t10.0001556t2 t1 kJ/s （10）式中：mw——气流中水蒸气质量，kg/s。则干空气的平均定压比热容由下式确定：t2QpQp'Qwcpmt1(mmw)t2t1(mmw)t2t1（11）式中：Qp'——为湿空气气流的吸热量。仪器中加热气流的热量（例如用电加热器加热），不可避免地因热辐射而有一部分散失于环境。这项散热量的大小决定于仪器的温度状况。只要加热器的温度状况相同，散热量也相同。因此，在保持气流加热前的温度仍为t1和加热后温度仍为t2的条件下，当采用不同的质量流量和加热量进行重复测定时，每次的散热量当是一样的。于是，可在测定结果中消除这项散热量的影响。设两次测定时的气体质量流量分别为m1和m2，加热器的加热量分别为Q1和Q2，辐射散热量为Q，则达到稳定状况后可以得到如下的热平衡关系Q1Qp1Qw1Q(m1mw1)cpmt2t1Qw1QQ2Qp2Qw2Q(m2mw2)cpmt2t1Qw2Q两式相减消去 Q项，得到t2Q1Q2Qw1Qw2cpmt1m1m2mw1mw2t2t1kJ/kg?℃（12）三、实验设备实验所用的设备和仪器仪表由无油气泵、气体饱和加湿器、湿式气体流量计、流量调节阀、U型压力计、温度测量仪表、比热仪本体、电工率调节及测量系统组成。实验装置系统如图1所示。8温U温度热空气型度计压计杜瓦力瓶比调计热仪节气泵空气加湿器气功率表及功阀率调节装置体冷流空量计气图1测定空气定压比热容的实验装置系统装置中采用湿式气体流量计测定气体流量。流量计上装有温度计及压力计测量空气参数。装置可以采用小型单级无油气泵作为气源设备，并用气体饱和加湿器把气体加湿至饱和状态，其目的一保证湿式气体流量计中水位保持稳定，二是使含湿量的测量及计算简化。气流流量用调节阀调整。比热容测定仪本体由内壁镀银的多层杜瓦瓶、出口温度计（铂电阻温度计）电加热器和均流网，绝缘垫和混流网组成。气体自进口管引入，进口初始温度由湿式气体流量计上的温度计测量，离开电加热器的气体经均流网均流均温，由出口温度计测量加热终了温度，后被引出。该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。四、实验方法及数据处理实验中需要测定干空气的质量m、水蒸气的质量流量mw、电加温度计的加热量（即气流吸热量）Qp'和气度等数据，测定方法如下：热空气均流网1、干空气的质量流量m和水蒸气的流量mw加热器电加热器不加热，连接好橡皮多层杜瓦瓶气流流量调节到实验流量值附近，流量计出口的气流温度t0'（由流量的温度计测量），根据气流温度查出水蒸汽分压力pwb。压力h——流冷空气

量 流热 器流 温质 量管，把测 定计 上饱 和量 计9上压力表（U型管）读数，mmH2O柱；B1——当地大气 压，kPa；由数字式压力计读出。——流量计中湿空气的绝对压力（Pa）：p10B19.81h（15）接上橡皮管，开始加热。当实验工况稳定后测定流量计每通过V（m3）（例如0.01m3）气体所花的时间（s），以及其它数据。所加热的空气已加湿至饱和，故水蒸气的质量流量计算如下：pwbVmw1000RwT0kg/s（16）pwb——饱和水蒸汽分压力PaV——测试过程中实施气体流量计所流过的体积-L(升)式中：Rw——水蒸气的气体常数：Rw461J/（kg?K）（17）T0——绝对温度，K。干空气的质量流量计算如下：pgV/1000B9.8hpwbVmg1RT0RT1000R——干空气的气体常数：R287J/（kg?K）（19）2、电加热器的加热量Qp'电热器消耗功率可由功率表读出：Qp'3.6Qp（kJ/h）（20）式中：Qp——功率表读数，W；3、气流温度气流在加热前的温度t1等于湿式气体流量计测量的温度，加热后的温度t2由比热容测定仪上的温度计测量。实验时，根据选定的气流初始温度t1和加热温度t2的变化范围及变化间隔，t2由电加热器调节。五、实验步骤1、接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。2、连接好橡皮管，把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口的气10流温度t0'（t1）。3、将温度计插回流量计，重新调节流量，使它保持在额定值附近，逐渐提高电压，使出口温度计读数升高到预计温度。（可根据下式预先估计所需电功率：w 12 t,式中：w为电功率（W），t为进出口温差（℃），为每流过10升空气所需的时间（s）。4、待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏即可视为稳定），读出下列数据：升气体通过流量计所需时间（s）；比热仪进口温度t1（℃）；出口温度t2（℃）；大气压力计读数B1（kPa），流量计中气体表压h（mmH2O）；电热器的功率Qp（W）。5、改变工况，改变加热量或改变流量，待出口温度稳定后，记录相关数据，共测5组数据。六、数据处理（一）、计算计算干空气的平均定压比热容1、根据流量计出口空气的温度从饱和蒸汽压力表中查出对应的饱和水蒸气分压力pwb。2、每小时通过实验装置空气流量：V 36f1 （m3/h） （21）式中： ——每10升空气流过所需时间，s；3、计算干空气质量流量：mgpgV1000B9.8hpwbVkg/h（22）RT0RT04、水蒸气的流量：11将各量代入式（2-16）并统一单位可以得出水蒸气质量流量的计算式：mwPwbV（23）kg/hRT05、计算水蒸气吸热量2 2Qw =mw1.833t2t10.0001556t2 t1 kJ/h6、计算电加热器的热量Qp'3.6Qp（kJ/h）7、计算干空气的平均定压比热容为：t2Qp'QwkJ/kg?℃cpmt1mgt2t1（二）、比热随温度变化关系：假定在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系：cp a bt则由t1到t2的平均 定压比热为：2abtdtt1t2t2t1acpt1t2bt12kJ/kg?℃t2若以（t1+t2）/2为横坐标，cpmt1为纵坐标（图3），则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式abt。12图3空气定压比热容与温度的关系曲线根据测得数据，做出平均比热与温度之间的关系曲线，并拟合出关系式。实验注意事项：a）电热器不应在无气流通过情况下投入工作，以免引起局部过热而损害比热仪本体。b）输入电热器电压不得超过220伏，气体出口温度最高不得超过300℃。c）加热和冷却要缓慢进行，防止温度计比热仪本体因温度骤然变化和受热不均匀而破裂。d）停止实验时，应先切断电热器电源，让风机继续运行15分钟左右（温度较低时，时间可适当缩短）。实验测定时，必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数。13实验三 稳态平板法测定绝热材料导热系数.实验目的巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。测定试验材料的导热系数。确定试验材料导热系数与温度的关系。.实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。试验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和平板两面的温差t成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为QtF[w]测定时，如果将平板两面的温差ttRtL、平板厚度、垂直热流方向的导热面积F和通过平板的热流量Q测定以后，就可以根据下式得出导热系数：QW/(m C)F需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：t1(tRtL)[C]2在不用的温度和温差条件下测出相应的值，然后将值标在t坐标图内，就可以得出f(t)的关系曲线。14.实验装置及测量仪表稳态平板法测定绝热材料导热系数的试试验装置如图1和图2所示。被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300[mm2]，实际导热计算面积F为200×200[mm2]，板的厚度为=[mm2]，平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和上下水套的冷面之间。加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。利用薄膜式加热片实现对上、下试件热面的加热，而上下导热面积水套的冷却面是通过循环冷却水（或通过自来水）来实现的。在中间200200[mm2]部位上安设的加热器为主加热器。为了使主加热器的热量能够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷水带走，在主加热器四周（即200×200[mm2]之外的四侧）设有四个辅助加热器，测试时控制使主加热器以外的四周保持与中间主加热器的温度一致，以免热流量向旁侧散失。主加热器的中心温度t1(或t2)和水套冷面的中心温度t3(或t4)用四个A级Pt100（0.1）热电阻埋设在铜板上来测量：辅助加热器1和辅助加热器2的热面也分别设置两个辅助A级Pt100（0.1）热电阻t5和t6（埋设在铜板的相应位置上）。其中辅助热电阻t5(或t6)接到温度巡检仪上，与主加热器中心的主热电阻t2（或t1）的温度相比较，通过跟踪调节使全部辅助加热器都跟踪与主加热器的温度相一致。而在试验进行时，可以通过热电阻t1(或t2)和热电阻t3(或t4)测量出一个试件的两个表面的中心温度。也可以再测量一个辅助热电阻的温度，以便与主热电阻的温度相比较，从而了解主、辅加热器的控制和跟踪情况。温度是利用万能信号输入8电巡检仪测量的，主加热器的电功率可以用直流稳压电源的电压表和电流表来测量。Q=IU （W）15辅助加热器3辅助加热器2上水冷箱上水冷箱 辅助加热器 主加热器 辅助加热器试件1试件2下水冷箱 下水冷箱辅助加热器4主加热器 辅助加热器1图1 试验台结构示意图[附]试验台主要参数试验材料：试件外型尺寸：300×300[mm2]导热计算面积F：210×210[mm2]（即主加热器的面积）试件厚度δ：（实测）主加热器电阻值：100Ω辅加热器（每个）电阻值：100Ω热电阻：A级Pt100（分辨率0.1C）试件最高加热温度：≤80C9．.主加热器电压直流0—50V，电流0—2A（可调）10．辅助加热器电压直流0—50V，电流0—2A（可调）.实验方法和步骤将两个平板试件仔细地安装在加热器的上下面，试件表面应与铜板严密接触，不应有空隙存在。在试件、加热器和水套等安装入位后，应在上面加压一定的重物，以使它们都能紧密接触。16电源稳态平板法测定绝热材料导热系数实验装置 型号：RG-20图2 试验台面板电路联结图联接和仔细检查各接线电路。将主加热器的两根导线接到仪表箱的主加热器电源接线端子上：而两个辅助加热器是经两两并联后再串联组成的串联电路（实验台上已联接好），同样将辅助加热器的两根导线接到仪表箱的辅助加热器电源接线端子上。电压表和电流表（或电功率表）应按要求接入电路。将测温.热电阻t1、t2、t3、t4、t5、t6、的导线接到配电箱对应的接线端子上。关闭主、辅加热电源开关及水泵开关；打开总电源开关。并检查各热电阻信号（温度）是否正常（基本一致）。打开水泵开关，检查冷却水水泵及其通路能否正常工作，调节水阀门开度应尽量一致。接通主加热器电源，并调节到合适的电压（建议由低至高间隔5V或10V逐渐分段加热），开始加温，然后开启辅助加热电源开加温电压与主加热器电压接近，一段时间后，观察辅助加热面的温度是否与主加热面的温度一致，然后适当调整辅助加热器的电压（高降低、地增加）来跟踪调整使主、辅加热温度相一致。在加温过程中，可通过各测温点的测量来控制和了解加热情况。开始时，可先不启动冷水泵，待试件的热面温度达到一定水平后，再启动水泵（或接通自来水），向上下水17套通入冷却水。试验经过一段时间后，试件的热面温度和冷面温度开始趋于稳定。在这个过程中可以适当调节主加热器电源、辅助加热器电源的电压，使其更快或更利于达到稳定状态。待温度基本稳定后，就可以每隔一段时间进行一次电功率W（或电压V和电流I）读数记录和温度测量，从而得到稳定的测试结果。一个工况试验后，可以将设备调到另一工况，既调节主加热器功率后，再按上述方法进行测试得到另仪共况的稳定测试结果。调节的电功率不宜过大，一般在5~10W为宜。根据实验要求，进行多次共况的测试。（工况以从低温到高温为宜）。测试结束后，先切断加热器电源，经过10分钟左右再关闭水泵（或停放自来水）。.实验结果处理实验数据取实验进入稳定状态后的连续三次稳定结果的平均值。导热量（即主加热器的电功率）：Q=W（或I·V） [W]W—主加热器的电功率值 [W]I—主加热器的电流值 [A]V—主加热器的电压值 [V]由于设备为双试件型，导热量向上下两个试件（试件1和试件2）传导，所以Q1Q2QW（或1IV）[W]222试件两面的温差：t tR tLtR—试件的热面温度（即t1或t2）tL—试件的冷面温度（即t5或t6）平均温度为tR tLt [C]2平均温度为t时的导热系数：

[C][C][C]18WIV[w/mC](或2(tR)2(tRtL)FtL)F将不同平均温度下测定的材料导热系数在 —t坐标中得出 —t的关系曲线，并求出 f(t)的关系式。19实验四 自由对流横管管外放热系数测试一、实验目的和要求：1、了解空气沿管表面自由运动放热的实验方法，巩固课堂上学过的知识；2、测定单管的自由运动放热系数α；3、根据对自由运动放热的相似分析，整理出准则方程式。二、实验原理：设一水平放置加热横管，表面具有均匀温度,壁温tw,周围空气温度为tf，如果tw＞tf时，横管附近空气，由于温差引起空气密度不均匀而引起的浮升力，空气沿横管表面自由运动，例如动力设备、管道等表面向周围大气的对流散热，根据牛顿公式，在稳定状态下，加热横管表面一部分以对流方式向空气的散热量，可由下式计算：对铜管进行电加热，热量应是以对流和辐射两种方式来散发的，所以对流换热量与辐射换热量之差，即QcF(twtf)[W](1)Qc[w/㎡.℃](2)F(tW tf)Qc─对流换热量[W]；─自由运动放热系数[w/㎡.℃]；F─横圆管表面积[㎡], F d L,d与L分别为圆管的外径和长度[m]；tw─横圆管表面平均温度[℃]；tf─室内空气温度[℃]；如果考虑横管表面对空间辐射的影响，还有一部份热量由管壁以辐射方式向外散热，散热量可由下式计算：QRTw)4(Tf)4]（3）FC0[(100100─试管表面黑度， ＝0.54；F─横圆管表面积[㎡]；C0─黑体的辐射热系数，C0＝5.67 W／m2?K4；Tw─横圆管表面平均绝对温度[K]；Tf─室内空气绝对温度[K]；如果忽略管子两端部的热损失，横管传给空气总的热量, 应该等于管子内部电加热器所20产生的热量Q：QQcQRIUN（4）—加热电流[A]；U—加热电压[V]；N—加热功率[W]。当系统达到稳定状态时，若测得壁温tww和空气温度tf，加热电流I和加热电压U，那么放热系数 ，可由下式求得：144C0TwTf2]（5）NF[W/mF(twtf)100100根据相似理论，对于自由对流放热，努谢尔特数Nu是葛拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数即：NufGrPr可表示成NucGrPrn（6）定性温度为流体与壁面的平均温度tm1(twtf)，定性尺寸为管子直径d。其2中c、n是通过实验所确定的常数。为了确定上述关系式的具体形式，根据所测数据和计算结果求得准则数：dNuGrgd3t2Pr—普朗特准则数，对于空气Pr＝0.7；—流体的体积膨胀系数1／℃，1；T2λ—流体导热系数W／m.℃，物性参数由定性温度从空气的热物理性质中查出；ν—流体运动粘度m2／s，物性参数由定性温度从空气的热物理性质查出；t—壁面与流体的温差 ℃。改变工况（在同一根实验管上改变加热量而改变温度；也可以用不同管径的一组实验管），可求得一组准则数，把几组数据标在对数坐标纸上得到以Nu为纵坐标、21以GrPr为横坐标的一系列点，画一条直线，使大多数点落在这条直线上或周围，根据：lgNulgcnlg(GrPr)即线性关系式Y=A+nX（7）c图一、确定参数之间指数关系图这条直线的斜率即为n,ntg，为直线与横坐标之间夹角的正切，截距为c。实验曲线可以用式（7）表示。C值还可以通过曲线上任一点的Nu与(GrPr)的数值计算出来， 即：c

Nu(Gr Pr)n三、实验装置及测量仪表：1、实验装置如图二：该装置有实验管（四种不同管径），实验管内装有电加热器，导热介质，两端装有绝热盖。计算中略去轴向热损失。实验管上有热电偶嵌入管壁，可测量出管壁的外表面温度tw；图二、实验管段构造示意图1．加热导线 2.保护盖3.接线柱4.绝缘法兰 5.固定螺栓 6.导热介质加注膨胀孔 7.实验管 8.导热介质管腔 9.加热器 10.热电偶222、测量仪表控制箱内有电子调压器，继电器组等。为使加入管的热量工况改变，设置功率调节装置以改变加热功率，从而改变实验管壁面温度。功率表测定电加热器的电加热功率。温控表组控制对应试验管的最高使用温度，避免高温熔化热电偶节点的焊锡。巡检仪显示各点温度，设备若有计算机数据采集时，以RS232接口方式与计算机通讯。操作面板见图三：ABC D A A A AA管 B管 C管 D管图三、控制箱计算机数据采集接口2.A管加热开关、调节、测量组件3.B管加热开关、调节、测量组件温控表组4.总电源开关5.热电偶接线柱(A、B组)6.巡检仪7.环境温度（Pt00.1）接线柱8.热电偶接线柱(C、D组)9.加热管测量采集转换开关10.C管加热开关、调节、测量组件保险管11.D管加热开关、调节、测量组件电加热器A、B、C、D接线柱组12.电源进线四、实验步骤：1、接好线路，把加热调节旋转至最小（左旋，一般实验前已经由教师接好），经指导老师检查后接通电源；2、调整加热调节旋钮，使电压在所设计的第一组值（最高值小于100V），对试验管加热；3、稳定后开始测管壁温度，按下对应管子数据采集转换开关，记录该管子相关数据；4、相继更换转换开关位置，记录相应管子相关数据；5、间隔10分钟左右再记一次，直到两组数据接近为止；6、把两组接近的数据取平均值，作为计算依据；237、记录空气温度；8、经指导教师同意，将加热功率调整回零位，切断电源。注意：1.温度不可超过 120℃；导热油不可从装过满，防止漏油。五、验数据的整理：1、已知数据：60mm、有效长度1600mm，有效长度内加热器阻值：54欧；40mm、有效长度1400mm，有效长度内加热器阻值：92欧；30mm、有效长度1200mm，有效长度内加热器阻值：142欧；20mm、有效长度1000mm，有效长度内加热器阻值：257欧；C0=5.669w／m2k4黑度ε1=0.11 ε2=ε3=ε4=0.152、测试数据：管壁热温度t1、t2、t3；室内空气温度tf电加热功率N3、整理数据：根据所测温度，计算平均值，查出对应的温度tw,计算加热器的热量Q=I×V=N（W）或直接有功率表测出NA、求对流放热系数NCT4Tf4[(w)()]F(twtf)(twtf)100100B、查出物性参数定性温度取空气边界层平均温度tm=1／2(tf－tw)，在教材的附录中查得空气的导热系数λ、热膨胀系数β、运动粘度ν、导热系数λ和普朗特系数Pr。C、用标准公式计算对流换热系数α′1／4 4 9α′=0.53(Pr×Gr) （层流Pr×Gr在10～10内）D、以四种管径的数据整理准则方程24把求得的有关数据代入准则中可得准则式，把对应的数据标在对数坐标上，四组数据可标得一条直线，求出Nu=c(Gr×Pr)n。六、实验报告要求：1、实验目的、原理、步骤、数据整理；2、作出直线，写出准则方程式；3、误差分析。25实验五 热网水力工况实验一、 实验目的1、使用热网水力工况模型实验装置进行几种水力工况变化的实验；2、能直接了解热网水压的变化情况；3、巩固热水网路水力工况计算的基本原理；4、掌握水力工况分析方法、验证热水网路水压图和水力工况的理论。二、实验装置 （如图 1）图1设备简图设备由管道、阀门、流量计、稳压罐、模拟锅炉、水泵等组成，用来模拟由5个用户组成的热水网路。上半部有高位水箱和安装在一块垂直木版上的10根玻璃管，玻璃管的顶端与大气相通，玻璃管下端用胶管与网路分支点相接，用来测量热网用户连接点处的供水干管与回水干管的测压管水头（水压曲线高度）。每组用户的两支玻璃管间附有标尺以便读出各点压力。三、实验步骤阀门操作见系统图。正常水压图启动水泵缓慢打开阀A和a阀门，水由水泵经锅炉、稳压罐后，一部分进入供水干管、用户、回水管；另一部分进入高位水箱，待系统充满水、打开B26阀的同时关闭A阀，保持水箱水位稳定，调节各阀门，以增加或减少管段的阻力，使各节点之间有适当的压差，待系统稳定后，记录各点的压力和流量，并以次绘制正常水压图。图2 系统图2、关小供水干管中阀门 1时的水压图将阀门1关小些，这时热网中总流量将减少，供水干管与回水干管的水速降低，单位长的压力降减少，因此水压图比正常工况时平坦些，在阀门1处压力突然降低，阀门1以前的用户，由于资用水头增加，流量都有所增加，越接近阀门1的用户增加越多，阀1以后各用户的流量将减少，减少的比例相同。即所谓一致等比失调，记录各点压力、流量。绘制新水压图与正常的进行比较，并记录各用户流量的变化程度。3、关闭 E用户时的水压图将阀1恢复原状，各点压力一般不会恢复到原来读数位置，不一定强求符合原来正常水压图。关闭阀门2，记录新水压图各点的压力、流量。274、关小阀门 3时的水压图将阀门2恢复到原来的位置，把阀门3关小，记录新水压图各点的压力、流量。5、阀门 3恢复到原来的位置打开阀门 4，关闭阀门 5，观察网路各点的压力变化情况。即回水定压。6、关闭阀门 4，打开阀门 5。观察网路各点的压力变化情况。即给水定压。实验完毕，关闭阀门A、B，停止水泵运行。四、数据整理a、记录压力读数b、水力失调度x计算x

Vs P变Vg' P正常c、根据实验情况分别绘制水压图。并评价各工况实验结果。28实验六 散热器热工性能实验一、实验目的1、通过实验了解散热器热工性能测定方法及低温水散热器热工实验装置的结构。2、测定散热器的散热量Q，计算分析散热气的散热量与热媒流量G和温差的关系。二、实验装置见图一 图一散热器热工实验装置示意图291. 散热器阻力、温度取样点 2.测压差阀门组 3.散热器水流量调节阀 4. 转子流量计5. 温度压差巡检仪 6. 温控表7. 电压表 8. 电流表 9. 水位计10. 水泵开关及加热开关组1、2.上水调节阀 13. 散热器 14.内置加热水箱、循环水泵的模拟墙体三、实验原理本实验的实验原理是在稳定的条件下测定出散热器的散热量：Q=GCP（tg-th）[kJ/h]式中：G——热媒流量，kg/h；CP——水的比热，kJ/Kg·℃；tg、th——供回水温度， ℃。每组散热面积为：2m2上式计算所得散热量除以3.6即可换算成[W]。由于实验条件所限，在实验中尽量减少室内温度波动。低位水箱内的水由循环水泵打入高位水箱，被电加热器加热，并由温控器控制其温度在某一固定温度波动范围，由管道流入散热器中，经其传热将一部分热量散入房间，降低温度后的回水通过转子流量计流入低位水箱。流量计计量出流经每个散热器在温度为th时的体积流量。循环泵打入高位水箱的水量大于散热器回路所需的流量时，多余的水量经溢流管流回低位水箱。四、实验步骤1、测量散热器面积。2、系统充水，注意充水的同时要排除系统内的空气。3、打开总开关，启动循环水泵,使水正常循环。4、将温控器调到所需温度（热媒温度）。打开电加热器开关，加热系统循环水。5、根据散热量的大小调节每个流量计入口处的阀门，使之流量、温差达到一个相对稳定的值，如不稳定则须找出原因，系统内有气应及时排除，否则实验结果不准确。6、系统稳定后进行记录并开始测定：当确认散热器供、回水温度和流量基本稳定后，即可进行测定。散热器供回水温度tg与th及室内温度t，均采用Pt100.1传感器，配数显巡检测试仪直接测量，流量用转子流量计测量。温度和流量均为每10分钟测读一次。Gt=L/1000=L·10-3m3/h30式中：L——转子流量计读值； l/h；Gt——温度为th时水的体积流量；m3/hG=Gt·ρt（tg/h）式中：G——热媒流量，（kg/h）；ρt——温度为th时的水的密度，（kg/m3）。7、改变工况进行实验：a、改变供回水温度，保持水量不变。B、改变流量，保持散热器平均温度不变。即保持tg thtp 恒定28、实验测定完毕：a、关闭电加热器；b、停止运行循环水泵；c、检查水、电等有无异常现象，整理测试仪器。五、阻力测试就是通过测试装置测出通过散热器不同水量时所损失的压力及在工程设计中所需要的散热器阻力系数，以便向采暖系统工程设计提供参数。测试装置U型压差计见图二。测试原理：水流通过散热器时，不仅流速和方向发生变化，并且由于散热器内腔的形状比较复杂，流通断面和形状的变化使水流产生涡流、撞击、转向及摩擦，从而消耗了能量，形成了水流阻力。水流为克服这些阻力就要损失能量，能量损失的大小与水流速度的平方成正比，对于不同形式的散热器，同一水量通过时能量损失也不同，因此，需通过测试得到各种散热器的阻力系数。利用流体力学中的阻力计算公式： 图二倒U型压差计v2Pj2g31则推出阻力系数：2gPj v2式中： － 散热器的阻力系数；－水在散热器供水管中的流速；m/s；其连接管径DN15 d=15.6mm ；Pj － 水流在散热器进、出口所产生的能量损失，mH2O。测散热器进出口二个测压点的压差等于散热器局部水头损失：h1= Pj式中： h1－ 连接两点的U形压力计的读数，m；型压差计操作要点：1、关闭U型压差计上的所有阀门；2、安装测压管；3、启动系统充水运行后，打开连通阀2；4、打开连高、底压测压管上的阀门1、7；5、打开排气阀4或5，使水位在测压管中间位置左右，然后关闭排气阀；6、关闭连通阀2，既可以正常测出压差。32实验七 除尘器性能测定实验一、实验目的1．掌握除尘器性能测定的基本方法。2．了解除尘器运行工况对其效率和阻力的影响。二、实验内容1．测定或调定除尘器的处理风量。2．测定除尘器阻力与负荷的关系。（即不同入口风速时阻力变化规律或情况）。3．测定除尘器效率与负荷的关系（即不同入口风速时除尘效率的变化规律情况）。三、实验台简介实验台主要由测试系统、实验除尘器、发尘装置等三部分组成，如图一。图一 实验台测试系统示意图1. 接灰斗 2. 实验除尘器 3. 出口测压点 4. 进口测压点 5. 发尘装置 6.孔板流量计 7.进风口 8.控制板 9.比托管测风管道 10.固定架 11. 比托管测试点（标定用）风机入口软管13.引风机。注：测压表未画出1、流量的测定流量用孔板测定，在除尘器及管路密封良好的情况下，也可以在出口管道用毕托管测定。（1）、当用孔板流量计测量流量时：Q aF0 2P m3/s33（1）式中 ——流量系数( 0.62，也可由比托管标定) ；——被测介质的膨胀校正系数，低压气体ε=1；F0——孔板孔口断面面积m2，(D=50mm, d=38.8mm)；P——孔板前、后取压断面的静压差，Pa；3ρ——气体密度，kg/m ；（2）当用比托管测量流量时（标定用）：Q式中 b——流量系数；ε——被测介质的膨胀校正系数；F0b——比托管测量断面面积m2,(D=50mm)ρ——气体密度，kg/m3；Pd——毕托管动压。

2PdbF0；

m3/s2）为保证除尘器前、后两测压断面取压的准确性，除尘器前、后测点与除尘器进、出口之间均分别有一定长度的直管段。前测点距除尘器的进口不少于管径的6倍，后测点距除尘器的出口不少于管径的10倍。2、除尘器阻力测定除尘器前、后两测压断面的全压差P'q减去除尘器前、后管路的附加阻力ΣPf即为除尘器的阻力P，即PqPqPf（3）或PqPjPdPf（4）式（4）中， P’j由静压孔前、后测得的静压差； Pd为除尘器前、后测压断面动压差，根据测得的流量计算Σ Pf由计算方法求得。本实验阻力测点距离除尘器很近，管长很短且管道光滑，沿程阻力系数 很小，故附加阻力Σ Pf 0。3、尘器全效率的测定尘器全效率的测定采用重量法，即按下式计算G2G1 （5）34式中 G1——进入除尘器粉尘量，g；G2——除尘器除下的粉尘量，g。四、测定方法及步骤1．风量的测定或调定测定除尘器的处理风量时，首先用微压计（或微压传感器）测定孔板流量计处的差压值，然后利用公式（1）即可求得。本实验在测定除尘器的阻力、除尘效率与负荷的关系时，建议采用的除尘器进口风速(Vi)应适当拉开一定间隔。根据除尘器的流量测试方法和相应尺寸可以计算在上述进口风速下的实验风量。随后利用公式（2）反求出相应的PV值以及微压计的控制读值。调节风机入口阀门开启度，使入口流量管处的微压计读值达到该控制值。此时，试验风量和进口风速即已调定为要求值。2．测定除尘器阻力与负荷的关系（1）按上述方法调定除尘器某实验风量后，利用除尘器前后静压孔测定该入口风速下除尘器的静压差 Pj。（2）计算该入口风速Vi下的入口动压头Vi2 2（Pa）。3）根据试验风量和除尘器前、后管径计算除尘器前、后管内风速、动压头和动压差P'd。也可按下式计算动压差。PdPd1[1(d1)4]d2式中：Pd——除尘器前、后动压差，Pa；Pd1——除尘器前测压断面处的动压，Pa；d1、d2——分别为除尘器前、后直管径的管径（实测）。显然，当除尘器前后管段直径相同时， Pd=0，计算将简化。（4）实际工程测试时，计算包括除尘器前、后附加阻力（Σ Pf）（包括直管段、变径管、弯头，本实验可忽略）的全压差P'q（P'q=P'i+P'd）。（5）计算包括ΣPf的阻力系数t进而求得除尘器的阻力系数和阻力。因为PqVi2t（Pa）2352PVi26）改变入口风速（或风量），重复上述实验步骤。直至完成四种不同入口风速下的除尘器阻力系数和阻力的测定。（7）将得到的数组（V1, Pq）或（Q, Pq）描绘在以进口风速Vi（或风量Q）为横坐标、以阻力 Pq为纵坐标的坐标图上，平滑连接各点，得到 Pq~Vi曲线，即为除尘器阻力与负荷的关系曲线。3．测定除尘器全效率与负荷的关系1）按上述方法调定某入口风速后，称取不少于1000g的实验粉尘G1；2）待起动发尘器的引射风机后，将所称取的粉尘加入发尘器灰斗中，同时起动振动电机（发尘浓度预先调好，控制除尘入口含尘浓度5~8g/m3）。3）发尘完毕后，顺次停止振动开关，约1分钟后停止风机；4）风机停转后打开灰斗，收集灰斗中粉尘并称重，即得G2；5）根据公式（5）计算该入口风速下的除尘器全效率。6）改变入口风速，重复上述步骤（1）~（5），测得各种入口风速下的除尘器全效率。注意，实验2和3可结合起来进行，即每测定一次风量，先在空载情况下测量阻力，然后测定该工况下的除尘全效率。7）经四次测定后，画出除尘器全效率随除尘器入口风速的变化曲线（η~Vi曲线）。8）利用回归分析方法，求出下述关系式。1exp(aVjn)36实验八 室内空气干湿球温度和相对湿度的测量一、实验的目的1．理解空气干球温度、湿球温度的测量方法以及空气的干湿球温度差效应；基于空气的焓湿图，能查取空气的相对湿度大小；2．掌握等精度测量数据的处理步骤、方法。二、实验的内容1．等精度测量室内空气干球温度、湿球温度的大小，基于空气的焓湿图和干湿球温度差，能查取空气的相对湿度大小。2．依照等精度测量数据的处理步骤、方法，给出室内空气干球温度、湿球温度和相对湿度结果的表达式。三、实验装置简介数字式温度仪表；2.湿球温度传感器；3.干球温度传感器；4.风机；．空气干球温度、湿球温度的测量基于热电阻的测温原理-正温度效应，即其电阻值随着温度的增加而增大，通过测量出电阻值的大小而知道温度的多少。Rt Rt01 t t0－ t0～t范围内的电阻温度系数，1/℃；Rt－ 测量端温度电阻值，Ω；t－测量端温度，℃； Rt0－ 参比端温度电阻值；Ω；t0－参比端温度，℃。温度的大小由数字式温度仪表显示出来。2．空气相对湿度的测量基于空气的干湿球温度差效应，计算出空气的干湿球温度差，其值越大，空气相对湿度越小；其值越小，空气相对湿度越大。基于空气的焓湿图，能查取空气相对湿度值的多少。PnPb,sA(TWTS)BPb100%Pb,W100%Pb,w－干球温度Tw下的饱和水蒸气压力，Pa；A－与风速相关的系数；37Pb,s－湿球温度Ts下的饱和水蒸气压力，Pa； B－大气压力，Pa 。四、测量方法、步骤将测试装置的的电源总开关合上，接通干球、湿球温度传感器以及温度显示仪表的电源，确定其工作状态正常后，用滴管将水加到包裹湿球温度传感器的纱布中。启动风机，调节风机的转速，保持风速在2～4m/s。经过大约3～5分钟，条件稳定后，开始测量。交替按下温度显示仪表的干球温度/湿球温度测量开关，读取相应的空气干球温度、湿球温度的大小；基于焓湿图，查取相应的空气相对湿度的大小，填入实验记录表格（等精度测量的次数N＝10～15）。测量结束，先将风机的转速调到最小，关闭风机的电源；然后，再切断总电源的开关。38实验九 空气加热器热工性能测试一、实验目的1、通过本实验熟悉掌握空气与液体（水）换热量及换热系数的测定方法；2、通过本实验熟悉掌握换热器阻力的测试方法；3、了解温度、压力、流量数据采集系统的组成。二、实验原理当处理空气时，处理过程为等湿加热且只是显热的交换过程。被加热的空气所得到的热量为：QaGaCp(ta2ta1)（1）Qa—空气得热量，Kw；Ga—空气的质量流量，Kg/s；Cp—空气的定压比热，Kj/Kg；ta1—空气加热器前空气的温度，℃；ta2—空气加热器后空气的温度，℃。热媒水供给空气加热器的热量为：QwGC(tw2tw1)（2）Qw—水放热量，Kw；Gw—水的质量流量，Kg/s；C—水的定压比热，Kj/Kg；tw1—水通过空气加热器后的温度，℃；tw2—水通过空气加热器前的温度，℃。空气加热器供给空气的热量为：QfKF(tw1tw2ta1ta2)（3）22Qf—空气加热器供给空气的热量，Kw；—空气加热器传热系数，Kw/m2；F—空气加热器的散热面积，m2。忽略设备的散热损失的情况下，理论上三者应相等，即：Qa Qw Qf因此我们能够测量出空气侧获得的热量或水供给加热器的热量，即可得知39加热器的换热能力即换热量，测出水进入换热器的进出口温度、空气流过换热器的进出口温度、换热器的面积，即可求出换热器的传热系数。换热器的流体力学特性——空气流动阻力：空气侧压力损失一般整理成（4）的形式：pa m( )n （4）pa—空气侧压力损失，Pa；—空气的质量流速，kg/(m2·s)；—空气流速， m/s ；—空气密度， kg/m3；m —常数；n —指数常数。三、 实验装置实验装置由空气动力及加热系统、空气参数测量系统、热水加热及参数测量系统、数据采集及处理系统等组成，如图1所示。换热器空气 孔板差压阻力传感器 传感器温度传感器ta1 温度传感器ta2气-水换热器 孔板调速风机 补水箱 温度传感器tw2 温度传感器tw1流量计阀门过滤器 排污阀 水加热器 水泵图1、实验装置系统图1、空气动力及加热系统由低噪音风机、变频调速器、方形风洞等组成。风洞上设置测量换热器空气侧流动阻力的取压嘴及差压传感器。设置测量空气流量的孔板及差压传感器。空气温度用Pt100.1铂电阻传感器测量。40空气通过换热器的流通阻力，在换热器前后的风管上设静压测嘴，配差压传感器测量。2、热水加热系统1）换热器为空气加热器，空气加热器几何尺寸如下表：基管数量：42根，管径=9.5mm；基管面积：42×3.14×0.0095×0.18=0.2255148m2铝片尺寸：0.175mm×0.13mm，数量70片；单片铝翅片面积：0.175×0.13-42×0.785×0.00952=0.02275-0.002976=0.019774m2铝翅片面积：0.019774×70=1.38418m2铝翅片面积+基管面积=1.6097m2；散热面积：铝翅片面积×2+基管面积=1.38418×2+0.2255148=2.6938748迎风面积：0.18×0.0.175=0.0315m2；最窄通风面积：0.0315-0.0095×0.18×7=0.0315-0.011197=0.01953m2铝串片尺寸片距基管直径基管面积迎风面积散热面积最窄通风面积bdw/dnFjFyFf（mm）（mm）（mm）（m2）（m2）（m2）（m2）1801752.39.5/80.22550.03152.69390.01952）、不锈钢水箱电加热器总功率为6KW，PID调节控制；3）、热水流量用涡轮流量计测量，输出信号为4—20mmA标准信号；3、测量系统温度、差压、流量测量信号接入万能信号输入8点巡检仪上显示，并通过RS232接口与计算机连接进行数据处理。四、实验方法及操作步骤1、实验方法1）拟定试验热水温度（可取t1=60~80℃）2）在固定热水流量为某一值，改变空气流速的工况下，进行一组试验（5个41以上工况）。3）改变热水流量为某另值，改变空气流速的工况下，进行一组试验（5个以上工况）。4）每一工况的试验，均需测定以下参数：空气进口温度；空气出口温度；空气孔板压差；空气阻力压差。热水进口温度；热水出口温度；热水流量等。2、操作步骤1）连接电源（380V，四线，50HZ，10KW）；2）向电热水箱内注水至超过水加热器追糕点，以免加热器内有空气存在；3）用胶管把换热器进出口处的阻力测嘴与差压传感器连接好，用胶管把孔板流量计前后处的阻力测嘴与差压传感器连接好；4）接通电源，启动水泵，检查水管路，不得漏水，否则应处理，关闭水泵；5）设置温控表至所控温度值，启动电加热器；6）温度到达设值后，启动水泵；7）启动风机：打开风机开关，按变频器面板上的“RUN/STOP”启动变频器，调节变频器电位器，使风速最大；连接通讯电线之计算机；观察巡检仪显示数据是否正常等。3、工况调节1）根据水温度利用水泵出口阀门可调节热水流量。2）根据空气温差，调节变频器电位器可调节空气流量。3）设定工况1，测取参数；4）改变工况，测取各工况参数。5）记录各工况数据。五、注意事项：1）热水温度不能超过80℃，防止水泵因气蚀而不能正常工作。2）试验完毕应先关闭电热器开关；3）十分钟后关闭水泵、风机开关；4）最后，切断电源。六、数据处理1、空气获热量：QaGaCp(ta2ta1)(W)2、热水放热量：QwGC(tw2tw1)(W)423、平均换热量：QQaQw，(W)24、热平衡误差：QaQw100%QaQw25、传热系数：QfKF(tw1tw2ta1ta2)=KFtp=Q22传热系数：KQ(W/m2·℃)Ftp式中：tw1tw2ta1ta2(℃)tp22对于翅片管，管外放热系数可以有不同的定义公式，可以以光管外表面为基准定义放热系数，也可以以包括翅片在内的管外表面积为基准定义。以光管外表面为基准定义：FFj；以包括翅片在内的管外表面积为基准定义：FF。Ga—空气质量流量：GaFk2pkhk由于温度变化不大hkGaFk2pkFk2pk—孔板流量系数；2Fk—孔板孔口面积,m；—空气密度，Kg/m3；pk—孔板前后压差，Pa；6、空气侧压力损失：pa m( )n对公式两边取对数 ，则ln pa lnm nln( )43Gafn为直线的斜率，lnm为截距。从而得出m，n因此可以计算出空气侧压力损失方程式的具体形式。其它符号同前。参考实验内容 2（可选做内容）：确定气侧换热面的传热规律，即传热因子J与雷诺数Re之间的关系，该换热器的传热元件为带片的圆管，换热器热阻由以下几部分组成。1111dw11KFadnLFwlnFaFa(A)w2Ldna其中Fw、Fa——水侧和气侧的污垢热阻，(m。·℃／W)；w、a——水侧和气侧的换热系数，(w／m。·℃)；——气侧的肋壁效率；lndw——管壁导热热阻，(℃／w)；Ldn对于本实验，可忽略污垢热阻，则(A)式可简化为：111dw1KFadnLw2Lln(B)dnaFa其中，1由式(C)确定如下：KFa1tm(C)KFaQ水侧换热系数w，按水在管内流动的换热准则方程，计算确定，由(B)式可求出气侧1。换表热面的热阻Fa传热因子J可用折算换热系数Fa来定义：2JaPr3CpaGa雷诺数Re44ReGaDHa其中特征尺寸DH可用下式定义DH4V(m)FaV——气侧通道所占的体积，Vabh(m3)；Fa——与空气接触的表面积，即气侧传热总面积，(m2)；Ga——空气质量流速，可采用下式计算：Ga Ma (kg/m2s)Fa采用上述J及Re的定义法，数据处理及使用其结果亦较方便。实验工况可安排在不同的空气流量下进行，水温及水速可不受限制，将各工况所测结果按上述方法计算出相应的J及Re，然后绘在双对数纸上，即得出其J～Re变化规律。45实验十 离心式风机性能测试一、 实验目的1．熟悉风机性能测定装置的结构与基本原理。2．掌握利用实验装置测定风机特性的实验方法。3．通过实验得出被测风机的气动性能（pFB-qVsg1，psFB-qVsg1，eB-qVsg1，seB-qVsg1，N-qVsg1曲线）4．通过计算将测得的风机特性换算成无因次参数特性曲线。5．将试验结果换算成指定条件下的风机参数。二、实验装置根据国家关于GB1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能实验》标准，设计并制造了本试验装置。本试验装置采用B型：自由进口和管道出口，排气试验方法，用比托静压管测定流量，用锥形尾门调节流量。风机功率采用电功率法。装置主要分三部分（见图1）：ta t4tP图1 实验装置示意图试验风管主要由过渡件、整流栅、测试管路，流量调节装置等组成。空气流过风管时，整流栅使流入风机的气流均匀测试断面4，利用比托管及相应的传感器或测压管在断面4测量其静压、动压。在最低1倍断面4直径的长度后t4平面上测量温度t4。利用风机进口处的温度传感器测量断面1处的温度。改变工况的流量调节用手抡或电机带动锥形尾门，从而改变风管出口面积，达到改变风量的目的。工况划分可参考静压值，采用等静压段的方法。因被测风机与电机为直联式，输入功率采用电功率法。46电机转速采用非接触式测量。三、实验步骤1、首先熟悉测试装置组成、各部分的作用，操作方式等。2、将压力计（倾斜管压力计）或压力传感器通过连通管与试验风管的测压力孔相连接，在连接前检查测压管路有无漏气现象，应保证无漏气。3、关闭风机启动开关！风量调节电机开关，打开总电源开关给仪表上电。检查各仪表及通道显示是否正常，如有疑问，报告老师解决或在老师指导下解决。转动尾门调节手抡或开启尾门调节电动机，检查调节灵活性，应不卡，且均匀转动。4、观察风机进口处1米以内不能有影响进风的物体，更不能有人。关闭风量调节电机开关，然后启动风机开关，运转几分钟正常后，启动风量调节电机开关或调节尾门调节手轮设定测试工况。5、待工况稳定后，测记相关参数。6．启动风量调节电机开关或调节尾门调节手抡，来改变风机的工况，一般取十个测量工况（包括全开和全闭工况），每一工况稳定后记下读数。7．试验前后分别记录大气压力和环境温度。四、实验数据记录表1风机性能测定实验记录被测风机型号:________________________制造号:____________________12ab=_________m2；风机尺寸：进口直径D=_________m；出口面积A=风管直径：D4=_______m；大气压力Pa=__________；环境温度t=___________℃测试出口风管压力P4动压Ptat4转速n电机功率工况mmH2OPammH2OPa℃℃(rpm)W1234564778910实验日期：实验人员：五、数据处理本实验装置基准马赫数Ma2ref小于0.15和压比小于1.02流过通风机和实验风道的空气流动可以看作不可压缩的。1、进口截面1上的静态温度Θ1=Θsg1=Θ2=Θsg2=ta+273.15（1）式中：Θ1-试验通风机进口截面静态温度Θsg1-试验通风机进口截面上的滞止温度Θ2-试验通风机出口截面静态温度Θsg2-试验通风机出口截面上的滞止温度ta-环境温度密度：pa（2）1246aRWa式中：下标数字表示截面：1）-试验通风机进口截面2）-试验通风机出口截面4）-出口侧风道内的压力测量截面6）-出口侧测量时 p上游或pu测孔截面动压修正马赫数：FM1 FM2 1压缩型修正系数：kP 12、上游密度质量流量密度计算用测量平面上游密度：puuRW sgu48u=Θsgu=tu+273.15=Θsg4=Θ4角标u表示相对于流量装置上游的条件pu peupa式中：pu-管路流量装置上游的平均绝对压力，Pa；peu-管路流量装置上游的平均表压，Pa；pa-通风机平均高度上的大气压力，Pa；Rw-湿空气或气体的气体常数，对空气等于287 J/（kg.K）。3、质量流量qm按下式确定：qm A6 26pm A4 2upm式中： -流量系数 0.99；膨胀系数1；A6-流量测试断面面积，m2；A4-出口压力测试断面面积,本实验装置流量测试断面与出口压力测试断面为同一断面，直径 150mm，A4=0.0177m2；pm-平均动压，Pa。4、通风机出口压力密度：pa1sg12sg246aRWa风机出口绝对滞止压力：1qm2psg2p4124421A4风机出口滞止表