一、實驗目的

（一）  掌握熱媒為水時散熱器熱工性能的實驗方法。

（二）  通過熱工性能實驗確定散熱器散熱量或傳熱系數與計算溫差的關系，并求出其金屬熱強度值。

二、實驗原理

（一）  散熱器的散熱量

Q=a（t_p-t_a）n=a△t^b           W      （1—1）

         式中  t_p——散熱器進出口熱媒平均溫度，℃；

               t_p=（t_g+t_c）

               t_g——散熱器進口處熱媒溫度，℃；

               t_c——散熱器出口處熱媒溫度，℃；

               a、b——實驗確定的系數，主要與散熱器構造熱媒參數及安裝方式等有關；

               t_a——檢測小室基準點空氣溫度，℃；

（二）  熱媒輸入散熱器熱量

Q=G（h_g-h_c）          W         （1—2）

         式中  G——散熱器熱媒平均質量流量，kg/s；

               h_g——相應于熱媒進口溫度t_g的焓，j/kg；

               h_c——相應于熱媒出口溫度t_c的焓，j/kg；

（三）  散熱器傳熱系數

K= △t_n-1          W/m₂••℃       （1—3）

         式中  F——散熱器散熱面積，m₂。

（四）  散熱器金屬熱強度

g=        W/kg•℃             （1—4）

         式中  △t——計算溫度差，一般可取△t=64.5℃；

               g——散熱器質量，kg。（無水狀態）

             由上可見，散熱器熱工性能實驗測量的參數有t_g、t_c、t_a、G、F、g。

三、實驗裝置

散熱器實驗裝置主要有下列各部分組成：

（一）  風冷閉式檢測小室空調系統

如圖1.1所示。它主要由安裝被檢測散熱器的閉式小室6及其套間5，用于維持小室空氣溫度穩定的空調系統（包括送回風系統、用于加熱和冷卻空氣的電加熱器系統和制冷系統等）組成。

圖1.1風冷閉式檢測小室空調系統

1 風機  2 風管  3 電熱器  4 多葉送風口  5 小室套間  6 檢測小室  7 回風口

8蒸發器  9 膨脹閥  10 壓縮機  11 冷凝器  12 冷卻塔 13 循環水泵  14 供水閥  15 補水閥

（二）  散熱器熱媒循環系統

如圖1.2所示。它主要由低位水箱13、循環泵1、高位水箱2、電熱鍋爐14、散熱器6及換向器8等組成。

圖1.2  散熱器熱媒循環系統

1 水泵  2 高位水箱  3 水位計  4 溫度計  5 電熱器  6 散熱器  7 流量計 

8 換向器  9 取樣器  10 冷卻水管  11 量杯  12 天平 13 地位水箱  14 鍋爐

（三）  散熱器進出口熱媒溫度、檢測小室空氣溫度檢測系統及溫度控制系統。

（四）  熱媒冷卻及稱量系統。

四、實驗方法

（一）實驗條件

實驗必須在穩態條件下進行，即在等時間間隔（一般間隔不超過10分鐘）中至少有六次連續測量值，每次測量值與其平均值元差不大于下列范圍時即為穩態。

對于熱媒系統

水量G     ±2%

溫度t     ±0.2%

熱量Q     ±1%

對于檢測小室

內壁面中心溫度               ±0.3%℃

基準點溫度                   ±0.1%℃

安裝散熱器那面墻表面溫度     ±0.5%℃

（二）參數測量

1、 溫度測量

本實驗利用四線制鉑電阻溫度計測量溫度。先由8840A數字多用表測得電阻值，然后再根據計算公式（或查表）求出溫度值。

2、 流量測量

采用質量法測量。用MP—4000型電子天平稱出取樣流體的質量，根據取樣的間隔時間求出熱媒的質量流量。

3、 溫度與流量的測量范圍

由tg=95±2℃，tg-tc=20±2℃確定流量G，保持不變，分別測出tg=80±3℃、65±5℃相應的tc值。學生進行實驗時，壁面參考點的溫度可不測量。

4、 溫度與流量測量精度

      tg、tc、ta        ±0.1℃

      G                 ±0.5%

      壁面溫度          ±0.2℃

5、 散熱器散熱面積及質量測量

五、實驗步驟

   （一）系統啟動前準備工作（由教師完成）

1、安裝散熱器；2、系統充水、排氣；3、配點柜、控制接通電源；4、儀器儀表的調整。

（二）熱媒（水）循環系統啟動（見圖1.2）

 1.開啟循環水泵1、流量計7浮子漂起；

 2.啟動低位水箱13和鍋爐14的電熱器5。

（三）檢測小室空調系統啟動（見圖1.1）

 1.啟動風箱1及冷卻塔風機16；

 2.打開冷凝器11的供水閥14和循環泵13，待冷卻水系統充滿水后關閉閥14，打開冷卻塔補水閥15；

 3.開啟制冷機并觀察高、低壓壓力表的指示值；

 4.開啟空氣加熱器。

（四）自動控制系統投入

 自控系統必須在熱媒系統及檢測小室空調系統正常運行后才能投入。

    1、散熱器入口水溫控制       

      由電子調節器TA—012控制低位水箱13的電加熱器5，及電子調節器TA—092和可控硅電壓調整器ZK—03控制鍋爐14的電加熱器5，實現對入口水溫的控制。

2、檢測小室基準點空氣溫度控制

   由XQCJ—400型自動平衡記錄調節儀和可控硅電壓調整器ZK—03等控制送風加熱器了，實現對小室基準點空氣溫度的控制。

（五）  水量控制

 靠手動調節閥門實現。

（六）  測量

當系統中溫度、流量達到穩定后便可讀數記錄。每個工況連續讀數1小時，每間隔10分鐘讀一次數。

（七）  停車

     正好與啟動系統的順序相反。

  1、加熱器控制系統

  先停電熱器的控制儀表，后按下有關的控制按扭。

  2、檢測小室空調系統

  先按下制冷機停止按扭，并隨即關閉制冷機的吸氣閥，待6～10分鐘后，關閉風機及冷卻水系統。

  3、按下循環水泵停止按扭。

六、實驗數據整理

（一） 

根據測得的數據用*小乘法求（1—1）式中的系數a和b。

（二）求出熱傳系數K的計算式。

（三）求出△t=64.5℃時散熱器金屬熱強度值q。

（四）計算△t=64.5、60.0、55.0℃的散熱量Q，并與有關標準中給出的散熱量進行比較。

 附表1－1    散熱器熱工性能實驗記錄表    

附表1－2     散熱器熱工性能實驗計算表                  

     時間：  散熱器型號： 散熱器面積：   ㎡散熱器質量：   kg