【正文】 蓄熱器效率計算蓄熱器內(nèi)的熱量包括相變材料的熱量QPCM和水的熱量Q水的總和。熱媒體溫度在蓄熱器進出口分別布置鉑電阻，這不會產(chǎn)生方法誤差。在實驗籌備過程中，我們對熱電偶等進行了嚴(yán)格的標(biāo)定，這在很大程度上減小了設(shè)備儀器誤差；實驗環(huán)境變化很小，時間跨度不很長，所以可以認(rèn)為環(huán)境誤差影響很?。粚τ谌藛T誤差，我們實驗操作人員少而固定，同時，對同一種實驗工況進行了反復(fù)實驗，因此，隨機誤差也很??；對于方法誤差，應(yīng)十分注意，尤其對于初次進行某一實驗的時候。對于過失誤差，我們可以通過細(xì)致的工作很好的避免它。因此，多次測量結(jié)果的算術(shù)平均值將更接近于真值。誤差的大小以及正負(fù)誤差的出現(xiàn)，完全有概率決定，沒有理由認(rèn)為誤差偏向一方比偏向另一方更為可能。這些因素出現(xiàn)與否以及它們的影響程度都是難以確定的。正確的測量結(jié)果中不應(yīng)包含系統(tǒng)誤差。（2）系統(tǒng)誤差：在測量過程中，出現(xiàn)某些規(guī)律性的以及影響程度由確定的因素所引起的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。這通常是由于測量人員疏忽粗枝大葉、過度疲勞或操作不正確等引起的，例如讀錯刻度值、記錄或運算錯誤等，此類誤差無規(guī)則可循，只要多方注意，細(xì)心操作，過失誤差就可以避免。（5）動態(tài)誤差：在測量迅變量時由于儀器指示系統(tǒng)的自振頻率、阻尼以及被測迅變量之間的關(guān)系而產(chǎn)生的振幅和相位誤差。如實驗設(shè)計不合理、經(jīng)驗公式形式的選擇不當(dāng)及運算過程中過多的舍入而積累的誤差等，都會導(dǎo)致最終結(jié)果的誤差變大。在科學(xué)研究工作中要經(jīng)常研究和改進實驗方法和測量方法，才能得到更為準(zhǔn)確的實驗結(jié)果，以期得到更接近于客觀真實值的實驗結(jié)果。所需記錄的實驗數(shù)據(jù)如以下列表所示（1）蓄熱器蓄熱過程當(dāng)熱媒體水溫度T1=＿℃，流量Q1=＿m3/s，記錄間隔時間為＿s，蓄熱球體為＿個時數(shù)據(jù)記錄如下： 測溫點位置12345678910溫度℃時刻時刻熱媒體溫度℃（2）放熱過程當(dāng)熱媒體水溫度T2=＿℃，流量Q2=＿m3/s時，記錄時間間隔為＿s，蓄熱球體為＿個時，數(shù)據(jù)記錄如下 測溫點位置12345678910溫度℃時刻時刻熱媒體溫度℃思考題：（1）對所得的蓄放熱曲線同數(shù)值模擬的結(jié)果進行比較，分析其產(chǎn)生差異的原因（2）比較不同測溫點的蓄放熱曲線，分析其產(chǎn)生不同的原因（3）當(dāng)Q1=Q2，蓄熱器蓄熱時熱媒體溫度為T1，相變材料為T0，蓄熱器放熱時熱媒體溫度T2= T0時，比較蓄熱器的蓄、放時間是否相同，分析其不同的原因。改變系統(tǒng)運行工況，單獨改變TQ1和TQ2或同時改變兩變量，或改變蓄熱器空隙率重復(fù)上述實驗步驟。記錄熱媒的流量Q2（7）放熱完畢即相變材料溫度達(dá)到T2時，中止系統(tǒng)運行，實驗數(shù)據(jù)存盤，切斷電源，整理實驗設(shè)備。 （5）待蓄熱完畢即相變材料溫度達(dá)到T1時，再次關(guān)閉進出蓄熱器的閥門，開啟風(fēng)機盤管，向恒溫水箱注入自來水同時打開恒溫水箱的泄水閥，以便迅速降低水溫，直至水溫低于放熱工況時的進水水溫T2時，關(guān)閉泄水閥，啟動電加熱器，將水箱和管路中的水溫加熱至放熱工況時的進水水溫T2。（4）開啟進出蓄熱器的閥門，蓄熱器開始蓄熱。（2）對系統(tǒng)的水加熱為蓄熱材料的相變溫度T0。熱電偶：相變材料封裝在不銹鋼球體內(nèi)，無法使用膨脹式溫度計測量其溫度，T型熱電偶布置靈活適用于本實驗，且其測量精度高誤差小。泵：為熱媒體水在整個系統(tǒng)中循環(huán)提供動力。風(fēng)機盤管：作為負(fù)荷使熱媒體水向外散發(fā)出熱量。 數(shù)據(jù)采集儀：及時、準(zhǔn)確的采集熱電偶測量的相變材料的溫度，并將所測數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)分析所用的計算機。相變材料蓄熱時，熱媒體自上而下流過蓄熱器；相變材料放熱時，熱媒體自下而上流過蓄熱器。 實驗中的主要設(shè)備及其作用實驗中所用的主要設(shè)備有：太陽能集熱器、恒溫水箱、蓄熱器、數(shù)據(jù)采集儀、風(fēng)機盤管等，另外還有閥門、水泵、溫度計、熱電偶等附屬設(shè)備?；玖鞒虨?24671012131；放熱工況：恒溫水箱中的水達(dá)到放熱工況的溫度時流經(jīng)蓄熱器完成換熱再經(jīng)過風(fēng)機盤管向外散熱返回集熱器。 太陽能集熱器 蝶形閥門恒溫水箱（底部有電加熱器）離心式水泵渦輪流量計數(shù)據(jù)采集儀供數(shù)據(jù)分析用的計算機蓄熱器1溫度計、1風(fēng)機盤管1溫度控制裝置注：圖中114與2相同，6和12相同。蓄熱器利用了相變材料高溫相變的特性，當(dāng)相變材料達(dá)到熔點時，出現(xiàn)吸收物質(zhì)熔化潛能的相變化，蓄熱器蓄熱；蓄熱器通過相變材料的倒相，使相變材料釋放熔化潛熱達(dá)到放熱目的。物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，或由固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)（升華）時，將吸收相變熱，進行逆過程時，則將釋放相變熱。 實驗原理相變材料的利用主要體現(xiàn)在潛熱的釋放與吸收方面，所以相變過程中材料本身的傳熱性能是相變材料是否適用與否的關(guān)鍵。放熱曲線同樣也分為四個階段：一、顯熱階段；二、潛熱階段；三、顯熱階段；四、穩(wěn)定階段。這兩種蓄熱曲線都分為四個階段：一、顯熱階段；二、潛熱階段；三、顯熱階段；四、穩(wěn)定階段。（2）相變過程中有相變潛熱的釋放或吸收。K)。本課題實驗中相變材料為石蠟，材料的分子式為C27H56，英文名稱是nHeptacosane，屬于低溫有機相變材料，融解熱大、一般不過冷、不析出、性能穩(wěn)定、無腐蝕性且在有機PCM中價格最低。相變材料的工作性能主要包括：過冷度、結(jié)晶速度、晶體密度、穩(wěn)定性等。實驗裝置外觀圖（見圖 、2b、2c、2d、2e）5 蓄熱器蓄放熱特性實驗指導(dǎo) 實驗用相變材料物性相變材料的熱物性主要包括：相變潛熱、相變溫度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、膨脹系數(shù)等。 實驗臺的搭建根據(jù)上述設(shè)計思路，搭建了實驗臺。但在高溫下容易被還原性氣體所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護方可使用。（3）鉑電阻鉑電阻屬于熱電阻測溫元件，是利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)做成的。(e)計算誤差：是將熱電偶的電壓轉(zhuǎn)化為溫度的過程中注入的固有誤差。共模噪聲會對內(nèi)部數(shù)字萬用表影響很大。感應(yīng)的電流流過內(nèi)部數(shù)字萬用表到地時，沿?zé)犭娕紝?dǎo)線的分布電阻即產(chǎn)生出電壓誤差。共模噪聲是由類似電源線和馬達(dá)的噪聲源產(chǎn)生的。這在導(dǎo)線串聯(lián)電阻很高且使用小線經(jīng)的系統(tǒng)中非常明顯。(c)分流阻抗：熱電偶導(dǎo)線和延伸導(dǎo)線的絕緣會被高溫或腐蝕性氣體破壞。仔細(xì)檢查整個測量路徑，尋找溫度極點和物理應(yīng)力。更換存在擴散誤差的熱電偶可能不能糾正誤差。擴散引起的溫度誤差很難檢測到，因為熱電偶仍對溫度變化有反應(yīng)，并給出接近正確的結(jié)果。這些導(dǎo)線中的合金改變在測量中注入了電壓的細(xì)微改變。(b)擴散誤差：在熱電偶的擴散是指沿導(dǎo)線改變其合金類型的過程。HP34970A包含一個內(nèi)置的自動熱電偶檢測功能。熱電偶結(jié)的開路可通過測量熱電偶的阻抗來檢測。這種技術(shù)可防止熱電偶導(dǎo)線在結(jié)附近過熱，并防止焊氣和大氣擴散進入熱電偶導(dǎo)線。如果與熱電偶的兩端處于同一個溫度，第三種金屬的影響是很小的。熱電偶測量的誤差源：(a)參考結(jié)誤差：熱電偶一般是把兩根導(dǎo)線焊接在一起形成一個結(jié)。T型熱電偶的溫度范圍為－200℃～400℃，探頭精度177。這個電壓是熱電偶線中的結(jié)溫和金屬類型的函數(shù)。熱電偶把溫度轉(zhuǎn)換為電壓。電阻溫度檢測器的輸出線性度很高，因此它的精確度就很高，是長期測量的最佳選擇。電阻溫度檢測器是用一種隨溫度發(fā)生電阻精確變化的金屬（一般是鉑）制成的。各種傳感器有特定的溫度范圍、準(zhǔn)確度和費用。HP34870A所用的轉(zhuǎn)換程序符合1990年國際溫標(biāo)，即ITS90。溫度傳感器的測量一般是最初的電阻或電壓測量，通過儀器內(nèi)部的軟件轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的溫度。如果輸入信號是交流電壓，則轉(zhuǎn)換器用于將交流電信號轉(zhuǎn)換為等量的直流電（真有效值）。輸入信號被多路傳送到內(nèi)部數(shù)字萬用表的信號調(diào)節(jié)部分中，包括切換、量程和放大電路。每個模塊都有自己的微處理器，為主機處理器卸載，并使背板通信降到最低限度以獲得更快的處理。數(shù)據(jù)采集儀后部內(nèi)置有三個模塊插槽，適應(yīng)于任何數(shù)據(jù)采集或開關(guān)模塊的組合，插入式模塊通過內(nèi)部隔離數(shù)字總線與浮地邏輯通信。 實驗數(shù)據(jù)采集儀器（1）數(shù)據(jù)采集儀HP34970A數(shù)據(jù)采集儀將精確的測量能力與靈敏的信號傳輸能力連接結(jié)合起來，集數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)采集為一體。在實驗過程中，將溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀以及計算機三者正確連接起來，熱電偶密封在相變材料被測位置處，鉑電阻安裝在管段上，正確設(shè)定數(shù)據(jù)采集儀的有關(guān)參數(shù)，溫度傳感器將信號傳入到數(shù)據(jù)采集儀，我們便可在電腦中即時觀測并自動存儲實驗過程中熱媒體、相變材料的溫度變化情況。 實驗臺的測試內(nèi)容及測試手段（1）測試內(nèi)容：相變材料及熱媒體在蓄放熱過程中的溫度。（5）低溫水準(zhǔn)備：關(guān)閉蓄熱器進、出口閥門，迅速降低系統(tǒng)中其它部分水的溫度，以達(dá)到放熱過程所需要的水溫。（3）全流量蓄熱：打開蓄熱器進、出口閥門，使高溫?zé)崦襟w水流經(jīng)蓄熱器并與之換熱。本課題設(shè)計的蓄熱器蓄放熱實驗臺可以實現(xiàn)以下幾種運行模式：（1）系統(tǒng)預(yù)加熱：對整個系統(tǒng)的水進行加熱把水溫升高到實驗所要求的相變材料初始溫度。為研究分析相變材料的蓄放熱性能及蓄熱器的蓄放熱效率，我們在相變材料上布置了熱電偶，在管路中布置了鉑電阻?？梢娤到y(tǒng)可以較方便的提供符合實驗要求的高溫?zé)崦襟w與低溫?zé)崦襟w。在蓄熱過程中，系統(tǒng)中的水是高溫的，當(dāng)蓄熱結(jié)束后，我們開啟風(fēng)機盤管，和蓄熱器經(jīng)過熱交換的熱媒體流經(jīng)風(fēng)機盤管向外散出熱量，在泵的作用返回太陽能集熱器，同時我們放出部分水箱中的高溫水，并向恒溫水箱中注入低溫的自來水，以此來迅速降低系統(tǒng)中的水溫，當(dāng)系統(tǒng)中的水溫低于放熱過程所需要的溫度時，停止自來水的注入，并打開電加熱器，將水溫加熱到相變材料放熱要求的熱媒體水的溫度。同時，在相變材料放熱過程中，我們需要提供低溫?zé)崦襟w。因此，我們配置了恒溫水箱，水箱底部設(shè)有電加熱器，并且為水箱配置了自動溫度控制裝置，這樣的話，我們就可以按實驗要求設(shè)置恒溫水箱中熱媒體的溫度，保證進入蓄熱器的水溫度較恒定（精度在177。為了提供高溫?zé)嵩?，我們設(shè)計配置太陽能集熱器，由集熱器吸收太陽能加熱流過其中的熱媒體水得到高溫?zé)崦襟w。相變材料要進行蓄放熱實驗，就必須給蓄熱器提供高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩?。為了便于改變蓄熱器的空隙率，方便蓄熱球體的取出，我們把蓄熱器設(shè)計為可拆卸的結(jié)構(gòu)，封頭和筒體由法蘭連接。我們要進行的是蓄熱槽的蓄放熱特性實驗。由太陽能集熱器提供高溫?zé)嵩矗瑴p少了能源消耗，符合節(jié)約型現(xiàn)代化社會的要求。由化工設(shè)備設(shè)計手冊查得DN=600mm，厚δ=4mm的單位長度的筒體質(zhì)量m=60kg，所以筒體質(zhì)量M1為： M1=hm=60=由化工設(shè)備設(shè)計手冊查得DN=600mm，厚δ=4mm的直邊高h(yuǎn)=25mm的橢圓形封頭質(zhì)量M2=22kg，支腿質(zhì)量M3=，所以有 M=M1+2M2+3M3=+222+3= （）