散热器热工性能实验

第一部分系统介绍本散热器性能风洞试验台适应于汽车、拖拉机、工程机械发动机的散热器、热风机的风机盘管的散热性能试验。

一、试验项目：1、散热性能试验2、空气阻力试验（简称风阻试验）3、水流阻力试验（简称水阻试验）二、散热器风筒试验计算机测控系统组成：1、风洞试验的筒体2、风机变频调速系统3、循环水温度控制4、工业计算机测控系统5、电气及配电三、主要性能指标（讨论参考）：1、风机风速：3.0~15.0米/秒（变频调速，PID控制）2、循环水流量：0.2~15米3/小时（变频调速，PID控制）3、循环水温度：50~95℃（PID控制）4、温度测量精度：±0.05℃5、压力测量精度：±0.1pa6、热平衡误差(平均值)：≤±3.5%7、试验散热器最大正面尺寸：800×8008、试验散热器最小正面尺寸：200×2009、环境温度：5~35℃10、计算机测控系统环境温度：15~30℃四、功能及特点：1、选用普通风机，风机变频驱动，无级调速，节能显著；2、循环水泵变频驱动，适应不同规格型号的试件；3、气、水测量采用模块化结构，同步测量，无时间滞后；4、进、出风温度采集方式：建立温度场；5、同步测量的一次数据有：● 进水温度● 出水温度● 循环水的流量● 进风温度● 出风温度● 风量（风速）● 水阻● 风阻6、计算整理描绘散热器散热性能的特征数据，存库和试验报告；五、术语定义1、水温差△tw：进入散热器的水的进水温度（tw1）和出水温度的差（tw2）。

△tw= tw1- tw2，用度（℃）表示。

2、气温差△ta：进入风筒的风的进口温度（ta1）和出口平均温度的差（tw2m）。

△ta= ta1- ta2m，用度（℃）表示。

3、水侧散热量Qw：在试验状态下散热器水侧放出的热量。

Qw=[Gw×Cpw×(tw1- tw2)]/860 (Kw)4、风侧吸热量Qa：在试验状态下风侧带出的热量。

第一章实验装置说明第一节系统概述一、装置概述目前我国传热元件的结构形式繁多，其换热性能差异较大，在合理选用和设计换热器的过程中，传热系数是度量其性能好坏的重要指标。

本装置通过以应用较为广泛的间壁式换热器（共有套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器四种）为实验对象，对其传热性能进行测试。

二、系统特点1.采用四种不同结构的换热器（分别为套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器）作为实验对象，对其进行性能测量。

2.实验装置可测定换热器总的传热系数、对数传热温差和热平衡误差等，并能根据不同的换热器对传热情况和性能进行比较分析。

3.实验装置采用工业现场的真实换热器部件，与实际应用接轨。

三、技术性能1.输入电源：三相五线制 AC380V±10% 50Hz2.工作环境：温度-10℃～+40℃；相对湿度＜85%(25℃)；海拔＜4000m3.装置容量：＜4kVA4.套管式换热器：换热面积0.14m25.螺旋板式换换热器：换热面积1m26.列管式换热器：换热面积0.5m27.钎焊板式换热器：0.144m28.电加热器总功率：＜3.5kW9.安全保护：设有电流型漏电保护、接地保护，安全符合国家标准。

四、系统配置1.被控对象系统：主要由不锈钢钢架、热水箱、热水泵、冷水箱、冷水泵、涡轮流量计、PT100温度传感器、板式换热器、列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、冷凝器、电加热棒、电磁阀、电动球阀、黄铜闸阀以及管道管件等。

2.控制系统：主要由电源控制箱、漏电保护器、温度控制仪、流量显示仪、调压模块、开关电源以及开关指示灯等。

第二节换热器的认识一、换热器的形式能使热流体向冷流体传递热量，满足工艺要求的装置称为换热器。

换热器的形式有很多，用途也很广泛。

诸如为高炉炼铁提供热风的热风炉，就是一座大型蓄热式陶土换热器；热电厂锅炉上的高温过热器是以辐射为主的高温换热器，而省煤器是以对流为主的交叉流换热器；冶金工厂安装在高温烟道中的热回收装置常用片状管式、波纹管式、插件式等型式换热器；制冷系统上的冷凝器、蒸发器属于有相变流体的换热器，这类换热器无所谓顺流或逆流；内燃机的冷却水箱属于交叉流间壁式换热器的一种。

散热器密封实验仪器作规程一、引言散热器是一种重要的设备，用于将热量从热源传递到周围环境中。

良好的散热器密封性能对于提高散热效率、延长设备寿命至关重要。

为了评估散热器密封性能，我们需要建立一套散热器密封实验仪器作规程。

二、实验仪器及原理1. 实验仪器（1）散热器密封测试装置：包括测试腔室、压力传感器、温度传感器等。

（2）真空泵：用于产生真空环境。

（3）压力控制器：用于控制测试腔室内的压力。

2. 实验原理通过在测试腔室中建立真空环境，然后通过压力控制器增加测试腔室的压力，观察是否有气体泄露现象，以评估散热器的密封性能。

同时，通过温度传感器监测散热器表面温度的变化，以确定是否存在热量的泄漏。

三、实验步骤1. 准备工作（1）将散热器安装在测试腔室上，并确保密封良好。

（2）将压力传感器和温度传感器连接到测试腔室，确保传感器的准确度和灵敏度。

2. 实验操作（1）打开真空泵，将测试腔室中的气体抽空，建立真空环境。

（2）打开压力控制器，逐步增加测试腔室的压力，同时记录压力和温度数据。

（3）观察是否有气体泄露现象，如有泄露则记录泄露位置和程度。

（4）根据温度变化判断是否存在热量泄漏。

3. 实验记录根据实验数据记录测试腔室的压力和温度变化曲线，并标记气体泄露位置和程度。

四、实验结果分析根据实验记录的数据，可以分析散热器的密封性能。

首先，通过观察气体泄露现象的位置和程度，可以判断散热器的密封性能是否符合要求。

其次，通过温度变化曲线的分析，可以确定是否存在热量泄漏，进一步评估散热器的密封性能。

五、实验注意事项1. 实验过程中要保证测试腔室的密封性，避免外界气体进入影响实验结果。

2. 增加压力时要逐步进行，并记录每个压力点的数据。

3. 实验结束后，要及时关闭真空泵和压力控制器，确保实验仪器的安全性。

六、实验结论根据实验结果分析，判断散热器的密封性能是否符合要求。

如实验中观察到气体泄露现象或热量泄漏现象，则说明散热器的密封性能存在问题，需要进行进一步的改进和优化。

实验一 换热器换热性能实验一、实验目的1．测试换热器的换热能力；2．了解传热驱动力的概念以及它对传热速率的影响。

二、实验装置过程设备与控制多功能实验台 三、基本原理换热器工作时，冷、热流体分别处在换热管的两侧，热流体把热量通过管壁传给冷流体，形成热交换。

当若换热器没有保温，存在热损失，则热流体放出的热量大于冷流体获得的热量。

热流体放出的热量为：)(21T T c m Q pt t t -=（3-1）式中 ：t Q ——单位时间内热流体放出的热量， kW ； t m ——热流体的质量流率，kg/s ；pt c ——热流体的定压比热，kJ/kg·K ，在实验温度范围内可视为常数；1T 、2T ——热流体的进出口温度，K 或o C 。

冷流体获得的热量为：)(12t t c m Q ps s s -=（3-2）式中 ：s Q ——单位时间内冷流体获得的热量，kJ/s=kW ；s m ——冷流体的质量流率，kg/s ；ps c ——冷流体的定压比热，kJ/kg·K ，在实验温度范围内可视为常数；1t 、2t ——冷流体的进出口温度，K 或o C 。

损失的热量为：s t Q Q Q -=∆(3-3)冷热流体间的温差是传热的驱动力，对于逆流传热，平均温差为)/ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆（3-4）式中： 211t T t -=∆、122t T t -=∆。

本实验着重考察传热速率Q 和传热驱动力m t ∆之间的关系。

四、实验步骤实验前，首先设定初始炉温，待炉温达到设定值后，开始以下步骤。

1．打开热流体管程入口阀1、热流体管程出口阀2，出口流量调节阀6、冷流体壳程入口阀7、冷流体壳程出口阀8，其他阀门关闭，使热流体走管程、冷流体走壳程；2．打开灌泵，保证离心泵中充满水，开排气阀放净空气；3．关自来水阀门，启动泵。

调节压力调节旋钮（11-7），调整转速使压力保持在0.4Mpa 。

如何评估散热器和换热器在不同温度和压力条件下的性能？评估散热器和换热器在不同温度和压力条件下的性能通常涉及以下几个步骤和方法：散热器性能评估：确定评估指标：选择适当的性能评估指标，如热阻、温度分布、散热量、风速、流量、噪音水平和功率消耗等。

理论计算：使用散热器性能计算公式，如散热器性能RP = P / (TD/10)，其中P 是总功耗，TD是总温差。

数值模拟：运用数值模拟技术，如MATLAB模糊工具箱，建立模型并模拟散热器在不同温度和压力条件下的性能。

实验测试：通过搭建实验装置，测量散热器在实际工作条件下的性能，如温度、风速和压力降等。

性能计算器：使用散热器性能计算器，如Heat Sink Calculator (HSC)，输入相关参数并获取散热器的热阻、基板温度等性能数据换热器性能评估：性能分析：分析换热器的工作原理、热传递过程以及关键性能参数，如传热系数、传热面积和传热速率等。

数值模拟：采用数值模拟技术，如有限元法、有限差分法或有限体积法等，模拟换热器内部的流动和传热过程。

性能指标：定义关键性能参数，如传热效率、热阻和泵功消耗等，以评估换热器的性能。

实验法：通过实验装置测量和记录实际的换热效果，检验设计是否合理以及换热效果是否达到预期目标。

综合性能评价：提出综合性能评价指标，如换热量与换热器流动阻力引起功耗的比值，以全面评估换热器的性能。

通用评估方法：材料特性：考虑散热器和换热器使用的材料在不同温度和压力下的热导率、耐压性和耐温性。

长期稳定性：评估设备在长期运行中性能的稳定性和可靠性。

环境因素：考虑环境因素如湿度、腐蚀性气体等对性能的影响。

经济性：评估设备的成本效益，包括购置成本、运行成本和维护成本。

通过上述方法，可以全面评估散热器和换热器在不同温度和压力条件下的性能，确保它们能够在实际应用中达到预期的工作效果。

板式换热器的实验研究及性能评价42121120 玄莹42121221 宋思晔一 实验目的研究板式换热器的换热性能，即换热系数的测定。

二 实验原理1.本换热器实验系统主要的测试对象是板式换热器。

2. 测试中采集数据的主要依据是热平衡原理--即在热流体所放出的热量与冷流体所获得的热量基本相等（或相对误差在一定的范围内）时采集数据。

3.板式换热器性能实验所采用的热平衡计算公式如下：换热器的传热量Ф可根据两种流体的进出口温度测定。

热流体放热量 )()("1'111t t Mc p -=Φ 冷流体吸热量 )()('2"222t t Mc p -=Φ式中，Φ— 传热量，kW ； M — 流量，kg/s ；p c — 定压比热，kJ/kg.K ；'t 、"t — 流体进出口温度，℃；下标1、2 — 热流体、冷流体。

当%5%100121<⨯-ΦΦΦ时，计算对数平均温差m t ∆，公式如下： '2"1"2'1'2"1"2'1ln )()(t t t t t t t t t m -----=∆ 则可得传热系数为mt A k ∆Φ=kW/m 2.K 式中， A — 总传热面积， m 2。

通过实验测出冷、热流体进出口温度、流速及冷热流体压降，即可计算出传热等系数k ，并绘制传热系数k 与流速u 、压降p ∆与流速u 的关系曲线。

三 实验装置1.实验装置概述由换热器的定义可知，换热器实验中必须存在两种温度不同的流体参与传热。

在此本文把本实验过程分为冷循环和热循环进行描述。

冷水循环在冷循环中——首先水泵从冷水箱中抽出室温下的水；然后冷水流经流量计、温度计、压力计，分别进行流量、温度、压力测量；接着流入板式换热器，与热水进行换热；此时水的温度升高流出换热器；再经一组温度计和压力计测量，由空气换热器冷却至初始温度后流回冷水箱继续参与实验。

表面冷却器热工性能实验表面冷却器具有构造简单、占地少、水质要求不高、水质系统阻力小等优点，因此，它已成为空调工程中常用的空气处理设备。

一、实验目的：1.通过本实验，让学生深刻认识表冷器可以实现两种空气处理过程。

即等湿冷却过程（干冷过程）和减湿冷却过程（湿冷过程）。

2.通过本实验，让学生深刻掌握表面式冷却器的热交换效率。

即全热交换效率。

即全热交换效率E g和通用热交换效率Eˊ。

3通过本实验，让学生了解空气放出的热量应等于冷水吸收的热量的平衡关系。

二、实验装置图1表面冷却器的热工性能实验台实验装置如图1所示。

它是由简易风洞、冷冻水制备系统和测量与控制系统三大部分组成。

简易风洞由变速风机、空气电加热器、空气加湿装置、表冷器和风筒5组成，其断面尺寸为260×260mm。

冷冻水制备系统由制冷压缩机、风冷冷凝器、节流装置、水箱式蒸发器、循环泵组成。

测量与控制系统分为空气参数测试、冷冻水参数测量。

通过三速风量分为高、中、低三挡调节风量，通过调解阀调节冷冻水量。

三、实验方法及实验数据整理1.启动实验装置之前先确定实验工况。

例如：空气进口参数；干球温度30℃，湿球温度20.5℃.冷冻水温度7℃（或16.5℃）即湿冷过程（或干冷过程）。

在上述条件下任选下表中某一工况（或多个工况）进行实验。

表12.启动实验装置，通过调整空气点加热器和加湿装置，使空气进口参数达到选定值。

通过调节冷冻水制备系统使冷冻水温度达到选定值，并使风量和冷量达到工况。

经一段运行后，各参数基本不变，实验装置达到稳定运行状态。

3.实验装置达到稳定运行后，开始正式实验。

实验1小时，每格15分钟记录一次。

其实验数据列入记录表内（如表1）四、实验数据整理：1.根据实验数据，在空气焓湿图上画出空气处理过程。

表面式冷却器热工实验记录表：实验内容：湿冷却过程（干冷却过程）实验人员：实验日期：年月日2.根据1点查出)/(1kg kJ h ， 根据2点查出)/(2kg kJ h3.计算出风量)/(s kg GVF G =式中V ：风速s m /F ：风管断面面积2m 计算出空气放出的热量1Q)(211h h G Q = )(kw4.计算出吸水吸收的热量)(122t t wc Q -= )(kw式中:w 冷冻水流量，s kg /C 水的比热，s kg / ℃5.计算表冷器热交换效率EG1121w t t t t EG --=6.计算表冷器通用热交换效率'E31323121'1t t t t t t t t E ---=--=7.实验结果与分析，并提交出实验报告。

板式换热器的实验研究及性能评价板式换热器是一种常用于热力系统中的换热设备，具有高效、紧凑、可靠的特点。

为了评价板式换热器的性能，需要进行实验研究，并进行性能评价。

本文将从实验设计、实验过程、结果分析以及性能评价等方面进行论述，以深入探讨板式换热器的实验研究及性能评价。

首先，实验设计是成功进行实验研究的基础。

在设计实验时，应考虑以下几个关键因素：流体参数、实验参数和测量参数。

流体参数包括流量、温度、压力等；实验参数包括板式换热器的板距、板角、流道宽度等；测量参数包括进出口温度差、换热量、压降等。

其次，实验过程需要严格控制各个参数，确保实验的可靠性和可重复性。

首先要校准测量仪表，如流量计、温度计、压力计等，以保证测量结果的准确性。

其次，要保持稳定的实验条件，如控制进出口流体的温度、压力，保持恒定的流量等。

在实验过程中，还需要记录数据，并进行数据处理，如绘制温度-时间曲线、流量-时间曲线等，以便后续的结果分析。

然后，对实验结果进行分析。

实验结果的分析可以从不同的角度进行，如温度分布、流速分布、换热系数等。

通过比较不同实验条件下的结果，可以评估板式换热器在不同工况下的性能。

此外，还可以绘制换热特性曲线，以直观地展示板式换热器的性能。

最后，对板式换热器进行性能评价。

性能评价可以从换热效果、压降特性、可靠性等多个方面进行。

换热效果是评价一个板式换热器性能的重要指标，可以通过比较不同换热器的换热系数和传热效率来评价。

压降特性是评价板式换热器流体流动特性的重要指标，可以通过测量不同工况下的压降值来评价。

可靠性是评价板式换热器使用寿命和安全性的指标，可以通过实验和实际运行数据进行评价。

总而言之，板式换热器的实验研究和性能评价是一项复杂而重要的工作。

通过合理的实验设计、严格的实验过程、准确的数据分析和综合的性能评价，可以得出板式换热器的性能表现，并为其在工程中的应用提供参考。