散热器热工性能实验

散热器热工性能实验

一、实验目的

（一） 掌握热媒为水时散热器热工性能的实验方法。

（二） 通过热工性能实验确定散热器散热量或传热系数与计算温差的

关系，并求出其金属热强度值。

二、实验原理

（一） 散热器的散热量

b

Q=a（tp-ta）n=a△t W （1—1）

式中 tp——散热器进出口热媒平均温度，℃； 1

tp= （tg+tc）

2

tg——散热器进口处热媒温度，℃； tc——散热器出口处热媒温度，℃；

a、b——实验确定的系数，主要与散热器构造热媒参数及安装方式等有关；

ta——检测小室基准点空气温度，℃；

（二） 热媒输入散热器热量

Q=G（hg-hc） W （1—2）

式中 G——散热器热媒平均质量流量，kg/s； hg——相应于热媒进口温度tg的焓，j/kg； hc——相应于热媒出口温度tc的焓，j/kg；

（三） 散热器传热系数

a

△tn-1 W/m2•℃ （1—3） F

式中 F——散热器散热面积，m2。

（四） 散热器金属热强度

g=

Q

•℃ （1—4） △t•g

式中 △t——计算温度差，一般可取△t=64.5℃； g——散热器质量，kg。（无水状态）

由上可见，散热器热工性能实验测量的参数有tg、tc、ta、G、F、g。

三、实验装置

散热器实验装置主要有下列各部分组成： （一） 风冷闭式检测小室空调系统

如图1.1所示。它主要由安装被检测散热器的闭式小室6及其套间5，用于维持小室空气温度稳定的空调系统（包括送回风系统、

用于加热和冷却空气的电加热器系统和制冷系统等）组成。

图1.1风冷闭式检测小室空调系统

1 风机 2 风管 3 电热器 4 多叶送风口 5 小室套间 6 检测小室 7 回风口 8蒸发器 9 膨胀阀 10 压缩机 11 冷凝器 12 冷却塔 13 循环水泵 14 供水阀 15 补水阀

（二） 散热器热媒循环系统

如图1.2所示。它主要由低位水箱13、循环泵1、高位水箱2、

1 水泵 2 高位水箱 3 水位计 4 温度计 5 电热器 6 散热器 7 流量计 8 换向器 9 取样器 10 冷却水管 11 量杯 12 天平 13 地位水箱 14 锅炉

（三） 散热器进出口热媒温度、检测小室空气温度检测系统及温度控制系

统。

（四） 热媒冷却及称量系统。

四、实验方法 （一）实验条件

实验必须在稳态条件下进行，即在等时间间隔（一般间隔不超过10分钟）中至少有六次连续测量值，每次测量值与其平均值元差不大于下列范围时即为稳态。

对于热媒系统 水量G ±2% 温度t ±0.2% 热量Q ±1% 对于检测小室

内壁面中心温度 ±0.3%℃ 基准点温度 ±0.1%℃ 安装散热器那面墙表面温度 ±0.5%℃

（二）参数测量

1、 温度测量

本实验利用四线制铂电阻温度计测量温度。先由8840A数字多用表测得电阻值，然后再根据计算公式（或查表）求出温度值。 2、 流量测量

采用质量法测量。用MP—4000型电子天平称出取样流体的质量，根据取样的间隔时间求出热媒的质量流量。

由tg=95±2℃，tg-tc=20±2℃确定流量G，保持不变，分别测出tg=80±3℃、65±5℃相应的tc值。学生进行实验时，壁面参考点的温度可不测量。 4、 温度与流量测量精度

tg、tc、ta ±0.1℃ G ±0.5% 壁面温度 ±0.2℃ 5、 散热器散热面积及质量测量

五、实验步骤

（一）系统启动前准备工作（由教师完成）

1、安装散热器；2、系统充水、排气；3、配点柜、控制接通电源；4、仪器仪表的调整。

（二）热媒（水）循环系统启动（见图1.2） 1.开启循环水泵1、流量计7浮子漂起； 2.启动低位水箱13和锅炉14的电热器5。 （三）检测小室空调系统启动（见图1.1） 1.启动风箱1及冷却塔风机16；

2.打开冷凝器11的供水阀14和循环泵13，待冷却水系统充满水后关闭阀14，打开冷却塔补水阀15；

3.开启制冷机并观察高、低压压力表的指示值； 4.开启空气加热器。 （四）自动控制系统投入

自控系统必须在热媒系统及检测小室空调系统正常运行后才能投入。 1、散热器入口水温控制

由电子调节器TA—012控制低位水箱13的电加热器5，及电子调节器TA—092和可控硅电压调整器ZK—03控制锅炉14的电加热器5，实现对入口水温的控制。

2、检测小室基准点空气温度控制

由XQCJ—400型自动平衡记录调节仪和可控硅电压调整器ZK—03等控制送风加热器了，实现对小室基准点空气温度的控制。 （五） 水量控制

靠手动调节阀门实现。 （六） 测量

当系统中温度、流量达到稳定后便可读数记录。每个工况连续读数1小时，每间隔10分钟读一次数。 （七） 停车

正好与启动系统的顺序相反。 1、加热器控制系统

先停电热器的控制仪表，后按下有关的控制按扭。 2、检测小室空调系统

先按下制冷机停止按扭，并随即关闭制冷机的吸气阀，待6～10分钟后，关闭风机及冷却水系统。

3、按下循环水泵停止按扭。

六、实验数据整理

（一） 根据测得的数据用最小乘法求（1—1）式中的系数a和b。

a=

i=1

∑ln∆ti∑(ln∆tilnQi)-∑(ln∆t)i∑lnQi

i=1

i=1

i=1

n

⎛n⎫2 ∑ln∆ti⎪-n∑(ln∆t)i

i=1⎝i=1⎭

2

nnn

2

n

b=

i=1

∑ln∆ti∑lnQi-n∑(ln∆tilnQi)

i=1

i=1

n

⎛n⎫2 ∑ln∆ti⎪-n∑(ln∆t)i

i=1⎝i=1⎭

2

nnn

（二）求出热传系数K的计算式。

（三）求出△t=64.5℃时散热器金属热强度值q。

（四）计算△t=64.5、60.0、55.0℃的散热量Q，并与有关标准中给出的散热量进行比较。

附表1－1 散热器热工性能实验记录表

附表1－2 散热器热工性能实验计算表