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1、建筑环境与设备工程专业实验指导书实验指导书1目录等截面伸展体传热特性实验2离心泵综合性能测定实验5散热器热工性能测定实验10室内气象参数测定实验14流量和流速测定实验20热网水力工况实验26空调系统运行工况实验30除尘器性能测定实验34燃料发热量测定实验38实验指导书2等截面伸展体传热特性实验一、实验目的及要求本实验是传热学课程的一门综合性实验，包含传热学和建筑环境测试技术这两门课程的知识点：等截面伸展体传热特性和电位差计的使用。本实验的目次是：1、通过实验和对实验数据的分析，深入了解伸展体传热的特性，并掌握求解具有对流换热条件的伸展体传热特性的方法。2、掌握手动电位差的工作原理及使用方法。二
2、、基本原理具有对流换热的等截面伸展体，当长度与横截面之比很大时（常物性）其导热微分方程式为： 02mdx式中： 系数，mFu过余温度；Ctf,t伸展体温度，伸展体周围介质温度，；f空气对壁面的换热系数；)/(2CmW伸展体周长； ；udu,伸展体截面积；F)(421F伸展体内的温度分布规律，由边界条件和 m 值定。三、实验装置及测量系统1、实验装置试验装置由风道、风机、试验元件、主副加热器、测温热电偶等组成。试件是一紫铜管，放置在风道中。空气均匀地横向流过管子表面进行对流换热。管子表面各处的换热系数基本上是相同的。管子两端装有加热器，以维持两端所要求的温度状况。构成两端处于某温度而中间具有对流
3、换热条件的等截面伸展体。管子两端的加热器，通过调压变压器某控制其功率，以达到控制两端温度实验指导书3的目的。为了改变空气对管壁的换热系数。风机的工作电压亦相应地可作调整，以改变空气流过管子表面时的速度。为了测量铜管沿管长的温度的分布，在管内安装有可移动的热电偶测温头，其冷端放置在空气流中，采用铜康铜热电偶。通过 UJ36 电位差计测出的热电势，反映管子各截面的过余温度。其相应的位置由带动热电偶测温头的滑动块在标尺上读出。试件的基本参数管子外径 d1= 20mm 管子内径 d2=15mm管子长度 L=300mm 管子导热系数=385 W/m.2、手动电位差计工作原理这是一种带积分环节的仪器，因此
4、具有无差特性，这就决定了它可以具有很高的测量精度。工作原理如图所示。手动电位差计原理图图中的直流工作电源 是干电池或直流稳压电源， 为标准电池。图中BENE共有三个回路： 由 所组成的工作电流回路，回路的电流为 ；).(aABCNSR, I由 ， 和检流计 所组成的校准回路，回路电流为 ，其功能是调整).(bNERGNi工作电流 维持设计时所规定的电流值。 由 ， 和检流计 组成的测量I ).(ctEABRG回路，回路电流为 。i首先，将开关 置向“标准”位置时，校准回路工作，其电压方程为K)(ENGNNiIRE式中： 为检流计的内阻； 是标准电池的内阻。调整 以改变工作电流回GR SR路的工
5、作电流 ，使检流计 指零，即 ，则 ，此时 就是电位IG0NiNII差计所要求的工作电流值然后，将开关 置向“测量”位置时，测量回路工作，其电压方程为K)(EGABt RiIRE式中： 为热电偶及连接导线的电阻。移动电阻 的滑动点 使检流计ER CB实验指导书4指零，则 ， 。由于 已是精确的工作电流值，同时 也由刻G0iABtIREI ABR度盘上精确地可知，所以 的测量值也就精确知道。t四、完成本试验的具体作法1、解方程： 02mdx截面积为 f，周长为 U 的等截面棒状体，其导热系数为，W/m，两端分别与相距 L 的两大平壁相连接，平壁保持定温 tw1 和 tw2， 园棒与空气接触，空气
6、温度为 tf（设 tw1 tw2） ，棒与空气的对流换热系数为，W/（m.）,求；（1）棒沿 X 方向的过余温度 =t-tf 分布式 =（ x） 。（2）分析沿 X 方向，棒的温度分布曲线的可能形状。（3）棒的最低温度截面的位置表达式（当 OXL 存在最低温度值时） 。（4）棒两端由壁导入的热量 Q1 及 Q2。2、练习直径为 20mm，长为 300mm 的铜管（=385 W/m.）两端分别与大平壁相连接。平壁保持定温 tw1=200，tw2=150，铜管向四周散热，空气温度为tf=20，对流换热系数为 =20 W/m.。（1）计算温度分布，（2）求棒的最低温度点的位置及其温度值，绘出该棒的温
7、度分布曲线；（3）求棒向空气的散热量；（4）分别求出壁面 1 和壁面 2 导入棒的导热量；以上二项内容要求在进行实验前完成。3、试验要求（1）用测得的不同 X 位置过余温度 数据求出试验条件 m 值及值；（2）根据试验条件求得的 m 值，用分析公式计算过余温度分布，过余温度最低值处的位置及其值，并与实测结果比较。五、注意事项（1）调整加热等功率时需要温度不要过高，以免烧坏测温部件。加热电压一般取 V100 伏为宜。（2）试验结束后，先将调压器输出调到零，等试件降温至接近常温后再关掉风机，以免损坏试验装置。六、问题讨论1、通过理论分析与实验实测，总结对具有对流换热表面的伸展体传热特性的认识。2、
8、手动电位差计在使用过程中应注意哪些问题？3、本实验中如果不使用副加热器，实验结果会有什么变化？4、风速的改变对实验结果有什么影响？实验指导书5离心泵综合性能测定实验一、实验目的本门实验是一个综合性实验，它包含的知识点有：离心泵的特性曲线、离心泵的串联和并联特性。实验目的是：1掌握水泵流量 Q 扬程 H 功率 N 以及水泵效率 的测定方法。2了解水泵运行特点以及调节特性曲线。3增进对离心泵串、并联运行工况及其特点的感性认识。二、实验内容1离心泵单泵特性曲线 QH 曲线、Q N 曲线、Q 曲线的测定。2离心泵联合运行（串、并联）性能的测定。三、实验原理本实验使用离心泵综合实验台，实验台的结构简图如
9、下：1 泵 1 2泵 2 3泵 2 上水阀 4泵 1 上水阀 5储水箱 6计量水箱 7混合阀8真空表 9真空压力表 10串联阀 11泵 1 出水阀 12，13压力表 14泵 2 出水阀 15功率表（电流表/电压表） 16回水阀 17计量水箱支架 18储水箱排气阀 19泄水阀 20实验台基架 21计量水箱放水阀图 1 离心泵性能实验台结构图实验指导书6在进行泵的特性测定实验时，利用各相应阀门的开、闭调节，形成泵1（或泵 2）单泵工作回路，在一定流量下测定一组相应的压力表 M、真空表V、测试流量的压差计读数 h（或利用水箱、秒表来测量泵的流量） ，以及电功率表 15 的读数电机输入功率 Nm （或
10、利用电压表 U 和电流表 I）计算求得。为了测试方便，我们将电机的输入功率 Nm 乘以电机的效率 m，可得到电机的轴功率 N（即泵的输入功率，亦称泵的实用功率） 。由此，通过改变阀门 11 的开度可得到泵在多组不同工况下的流量 Q，扬程 H，实用功率 N 等数据，据此可绘出泵的 Q H、Q N 和 Q 等特性曲线。在进行泵的串、并联实验时，利用相应阀门开、闭和调节，形成两个泵的串联或并联回路，同理可以测定串、并联工况的运行特性。1扬程 H 的测试和计算 gvZPv2)(101式中： P压力表读数，MPa；PV真空压力表读数， MPa；Z压力表与真空压力表接出点之间的高度，m；v 1 ;v2泵的
11、进出口流速， m/s。一般，进出口管径相同， 1 2，所以 0，由此：gv21ZPHv)(0（1）并联 vZ1式中： H离心泵的扬程，m；泵的进、出口压力表间的垂直距离，m；Z泵进口和出口压力表的读数，MPa；vP,100单位间的换算系数。（2）串联 VBABVPZH10式中： A、B 泵出口压力表读数，MPa；APA、B 泵进口真空表读数，MPa；V2流量 Q 的测试和计算用计量水箱实测流量在某一工况下流量稳定时，利用计量水箱测定一定时间间隔 t 内，泵流出实验指导书7的容积 W，即可计算出泵的体积流量 Q m3/stW3泵的实用功率 N 和泵的效率的测试和计算离心泵综合实验台可以通过电功率
12、表（或电压表和电流表）测定泵的驱动电机的输入电功率 Nm ，再将此 Nm 乘以电机效率 m 。即可得出泵的实用功率N（也就是电机的输入功率）：N m kW而泵在一定工况下得效率 ： QH10式中： 流体容重，本实验取 9.80kN/m 3， kN/m3；Q泵的流量，m 3/s；H泵的扬程，m；N在此工况下得实用功率，kW。也可以通过马达天平法进行测量。将电机转子固定于轴承上，使电机定子可自由转动。当定子线圈通入电流时，定子与转子之间便产生一个感应力矩 M，该力矩使定子和转子按不同的方向各自旋转。若在定子上安装一套天平，使之对定子作用一反向力矩 。当定M子静止不动时，二力矩相等。因此，只要测得天
13、平砝码的重量和砝码定子中心的距离，便可以求出感应力矩 M。该力矩与转子旋转角度的乘积即电机的输出功率。转子的旋转角度 可通过转速表测量转子的转速求得。N602nmgL式中：N电机的输出功率，W；M定子与转之间的感应力矩，Nm；转子的旋转角速度，弧度/s；L砝码至电机中心的距离，m；N电机的转速，r/m。4离心泵并联工作特性的测定当用单泵不能满足工作需要的流量时，可采用两台（或两台以上）泵并联的工作方式。离心泵并联之后，在同一扬程下，其总流量是两台泵的流量之和。并联后的系统特性曲线，就是在各相同的扬程下，将两台泵的特性曲线（Q H） I 和（ Q H） II 上的对应流量相加，得到并联后的各相应
14、合成流量，最后绘出理想的( Q H)并 曲线。本实验台两台离心泵具有相同规格，实验时，先分别测绘出单台泵 I 和泵实验指导书8II 工作时的特性曲线（Q H） I 和（Q H） II ，把他们合成两台泵并联的总特性曲线(Q H)并 ，再将两台泵并联运行，测出并联工况下的某些实际运行工作点，并与理想的总特性曲线上相应点进行比较。5离心泵串联工作特性的测定当用单泵不能满足工作需要压头（扬程）时，可采用两台（或两台以上）泵串联的工作方式。离心泵串联之后，通过每台泵的流量是相同的，而合成压头是两台泵的压头之和。串联后系统的总特性曲线，是在同一流量下，将两台单泵得特性曲线（Q H） I 和（Q H） II 上得对应的扬程叠加起来，得到串联后的合成压头，从而可绘出理想(QH) 串 曲线。本实验台是两台相同性能的泵并联，实验时，先分别测绘出单台泵 I 和泵II 工作时的特性曲线（ QH） I 和（Q H） II ，把他们合成两台泵串联的总特性曲线(QH) 串 ，再将两台泵串联运行，测出串联工况下的某些实际运行工作点，并与理想总特性曲线上相应点进行比较。四、实验步骤1实验前的准备(1) 记录实验台的主要技术指标和参数离心泵：型号最大流量 最大扬程电机额定功率 电机额定转速电机效率 泵进口管径压力表与真空压力表接出点之间的高差 Z：(2) 打开阀门 18、21，将蓄
