热管实验报告

《空气热回收测试实验》

实验报告

指导老师:

学生:

学号:

日期:

北京工业大学建筑工程学院

建筑环境与设备工程系

一、实验背景

随着社会的进步和人民生活水平的提高，建筑能耗已超过一次能源消耗的四分之一，采暖和空调能耗占到了50%以上。由于空调系统能耗所占比例较大，也就同时具备了较大的节能潜力。新风负荷占空调总负荷的20%~30%，采用热回收装置，回收排风的能量，对于减小建筑能耗是非常有必要的。

二、实验目的

学生分别对模拟冬夏两季的空气热回收实验进行分析比较，增强对热回收技术的整体认识、对热回收技术的基础理论和设计方法立即，初步掌握空气热回收装置的工作原理和一般设计过程，加强学生的工程实践，拓宽学生的知识面，提高学生的创新设计能力与动手实践能力。

三、实验装置

本实验装置的主要部件由新风模块(水系统、管式换热器、风机、风道)、排风模块(水系统、管式换热器、风机、风道)、直流电源、温度传感器、风速测试仪器、风压测试仪器、数据采集装置等组成。其具体组成与测点分布如下图所示。

测点分布

4.5.6 1.2.3

10.11.12 7.8.9

图1 实验装置与测点分布

四、实验步骤

根据设计标准，室内最小新风量是30m3/(h·人)，针对2~5个人的新风量对换热器进行了测试。具体实验步骤如下：

（1）前期工作：按照所设计的实验系统将实验设备连接好，做好准备工作；热管换热器的准备，利用真空泵将热管换热器抽到所需的真空值，并灌入所需的充液量，最后将管口封死；将换热器装入实验台内，启动风机，通过调节直流电源的电压控制风机的转速，从而控制风速，找出所需要的风速对应的直流电源的电压值。测出热管换热器两侧的压力损失；通过风机使风量达到一定值，保持风速恒定；

（2）通过调节恒温水浴来控制通过换热器空气的温度，测量新风的温度；

（3）调节恒温水浴的温度，测量排风的温度；

（4）调整风量，稳定后重复（2）、（3）步骤；

（5）实验完成后，拷贝数据，关闭所有实验设备、切断电源，整理实验台。

五、实验数据处理

效率公式 =100%t t t t η-⨯-新风室外

室内室外

模拟冬季空气热回收实验 24n t =℃；8=w t ℃;10℃;12℃;14℃;16℃；

16t ∆=℃;14℃;12℃;10℃;8℃

问题数据： 测点

1.2.3 4.5.6 7.8.9 10.11.12 效率 温度 17.21

8.09 24.30 16.67 56.3% 18.33

10.39 24.34 17.78 56.9% 19.27

12.50 24.37 18.75 57.0% 20.02

14.14 24.38 19.50 57.4% 20.72 15.78 24.36 20.21 57.6%

重新实验数据： 测点

1.2.3 4.5.6 7.8.9 10.11.12 效率 温度 17.16

8.28 24.28 16.69 55.48% 18.10

10.53 24.21 17.70 55.31% 18.28

12.15 24.05 17.06 51.56% 19.31

14.27 24.10 18.28 51.29% 20.28 16.20 24.35 19.56 50.12%

模拟夏季空气热回收实验 24n t =℃；28=w t ℃;31℃;34℃;37℃;40℃

4t ∆=℃;7℃;10℃;13℃;16℃ 测点

1、2、3 4、5、6 7、8、9 10、11、12 效率 温度 26.18

24.17 28.088 25.97 53.93% 27.62

24.19 30.788 27.45 50.59% 29.17

24.23 33.793 29.03 49.77% 30.90

24.25 37.171 30.82 49.13% 32.52 24.51 40.139 32.49 48.95%

问题数据图

新实验图

六、实验结果及分析

实验结果：

（1）模拟冬季的空气热回收实验数据显示，排风温度比送风温度略低，而模拟夏季工况的数据则显示为排风温度比送风温度略高。

（2）两实验数据均表现为，效率随室外温度的升高而降低。但不同的是，回收热量的实验效率随温差的增大而增大，但不会一直增大而出现了一个小小的降度；回收冷量的实验效率随温差的增大而减小。

（3）温差高于8℃时，冬季工况比夏季工况在同等温差下效率高；温差低于8℃时无实验数据，但依照趋势，有可能会出现冬季工况效率较低的情况。

结果分析

（1）造成两种工况同种温差下的换热效率不同的原因可能为：虽然温差相等，但热管两侧的绝对温度不同。模拟冬季工况时热管蒸发段空气温度24℃，冷凝段空气温度为8-16℃，而模拟夏季工况则为蒸发段空气温度28-40℃，冷凝段空气温度为24℃。

（2）回收冷量的实验，效率随温差增大而下降的原因可能为：制冷剂的蒸发温度在24℃左右，这就造成蒸发段温度高于24℃能够很好的蒸发，而冷凝段换热前的空气温度是24℃，

换热后的温度就会升高。这就导致蒸汽不能很好地冷凝，使管内压力增大，蒸发温度随之升高。迫使热管工作状态发生改变，换热量减小，换热效率降低。

（3）回收热量的实验中，效率随温差的增大而增大的原因可能为：主要原因还是内部公职的工作状态，温差越大说明冷凝段的空气温度越低，这样就能很好地进行冷凝，相当于改善了热管的工作状态。因此，效率随温差的增大而升高。但不会一直升高。当温差达到一定程度时，会造成蒸发段的温度降低，因此不能很好的蒸发，管内蒸汽压减小，蒸发温度降低。工作状态发生变化。之后换热效率再怎么改变，不能很好的预测。

（4）先前回收热量的实验结果出现差错的原因：将实验数据又重新处理了一遍，确实处理过程没有问题。出现这种状况的原因有可能是实验过程中未等温度稳定便进行了测量。或者是因为虽说误差控制在0.5℃以内就可以认为是达到了设定温度，但实际温差接近0.5℃就会造成相对比较大的误差，导致了最终的错误。

七、问题思考

1、热管的工作原理、构造【1】及特点【2】

原理热管是利用密闭管内工作液的蒸发与冷凝来传导热量的。工质具有较大汽化潜热, 当管内的液态工质受热蒸发而发生相变, 汽态的工质就携带着大量的热量从管内蒸发段迅

速上升至管内冷凝段。当冷凝段外管壁流过冷却介质时, 管内蒸汽就被冷凝, 蒸汽所携带的汽化潜热被释放出来并同时被管外冷却介质带走, 完成对管外冷却介质的加热；而管内蒸汽则发生汽——液相变, 冷凝水在重力或毛细作用下回流到蒸发段, 使管内维持相变循环，如此周而复始。热管内汽液两相流动与传热状况, 决定于管内热流密度、工质种类、工质充液量、热管安装倾角以及尺寸等多种因素。

构造由于蒸发段液相工质的蒸发是被外部介质加热而实现的, 因此, 称热管的蒸发

段为加热段；冷凝段汽相工质的冷凝则是冷凝部介质冷却而实现的, 因此称热管冷凝段为冷却段。图2是热管传热示意图。

图2 热管示意图图3太阳能收集器