无风条件下带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体散热特性实验研究
发布时间：2020-06-22 08:25
【摘要】：为了对腔体内外部耦合散热特性进行研究,建立带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体热损失特性实验台,在无风条件下对封闭矩形腔体的底部进行电加热,研究在不同的倾角、热流梯度参数k以及热流密度下,腔体内部以及玻璃盖板外表面的复合换热系数h_(in)和h_(ex)、玻璃盖板外表面的平均对流热损失努谢尔特数Nu_(cm)和平均辐射热损失努谢尔特数Nu_(rm)的变化规律,并获得相关实验关联式。研究表明,在较小倾角下(q￡60°)腔体内部的复合换热系数h_(in)总是要比外部hex大,带有玻璃盖板的封闭矩形腔体热损失主要受玻璃盖板外表面的传热过程控制;随倾角的增大,h_(in)与h_(ex)差异减小;Nu_(cm)随倾角的增大而增大;Nu_(rm)随k的增大而减少,随热流密度的增加而增加。
【图文】：
媒阒瞥氏咝裕嘌釫皇堑ゴ康暮惚谖?或恒热流。另外，现有关于封闭腔体的传热研究忽视了腔体外表面的传热影响，而实际上PV/T系统中封闭矩形腔体的散热主要由腔体内的复合传热和腔体外表面的复合传热串联而成，只对其中的腔体内的复合传热进行研究是不全面的。于是，本文拟考虑PV/T一体化系统的实际运行条件，通过建立带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体热损失特性实验台，在封闭矩形腔体的底部施以线性变化的热流密度进行电加热，研究无风条件下不同参数对倾斜封闭矩形腔体内外传热特性的影响规律。1实验装置实验装置如图1所示。其中腔体底面和侧壁由合成石构成，其导热系数为0.25W/(mK)，与PV电池板材料的物性相近。腔体结构示意图如图2所示。腔体是一个封闭的矩形空间，腔体的高度为20mm，长度为385mm，长高比为19.25。腔体的顶部用厚度为3mm的石英玻璃盖板(面积385mm385mm)覆盖，并用密封胶水对其顶部粘合密封。石英玻璃可以长期耐700℃的高温，性质稳定，热应力小，安全可靠。石英玻璃盖板表面发射率为0.9。为了实现线性变热流的实验工况，腔体底部采用3块面积为385mm125mm的聚酰亚胺加热片。聚AgilentU5855AAgilent34972A稳压直流电源控制计算机支撑构架数显角度尺玻璃盖板图1实验装置图Fig.1Experimentalsetup合成石加热片石英玻璃盖板陶瓷纤维纸x=060203371255lg5x=1125x=2125单位：mm图2腔体横截面的示意图Fig.2Cross-sectionofenclosure酰亚胺加热片的加热丝排列紧密均匀，可以保证底板局部加热的均匀性。使用聚酰亚胺涂硅膜双面胶，将加热片与底板粘贴。该双面胶可以长期耐220℃的高温，性质稳定。实验中使用3部稳压直流电源，分别对3块加热?
measuredparametersforcalculatingNusseltnumberuncertainties参数随机标准不确定度SXi系统标准不确定度BXiL/mm0.000.58U1，U2，U3/V0.050.05%U0.03I1，I2，I3/A0.0052%I0.015tb，tg，ts，ta/℃0.21.8/(mW/(mK))[0.44104(t273.15)]St[0.44104(t273.15)]Bta/(mW/(mK))0.0000.482g0.00000.0289qw0/(W/m2)确不度定%/46108300400500600700图4k0时Nucm和Nurm的不确定度随qw0的变化Fig.4VariationsofNusseltnumberuncertaintywithqw0atk0对所有实验数据进行不确定度分析，可以得到如下的结果。平均对流热损失努谢尔特数Nucm的标准不确定度范围在5.8%~11.1%之间，其平均标准不确定度值为7.7%。平均辐射热损失努谢尔特数Nurm的标准不确定度范围在3.4%~3.9%之间，其平均不确定度值为3.5%。无论是Nucm还是Nurm其平均标准不确定度均在10%以下，Nurm的平均标准不确定度在5%以下，故实验是可靠的。值得说明的是，图4及以下实验结果的曲线图均由Origin7.5软件制作，图中各点的连线是Origin7.5根据最小二乘法自动匹配生成的。3实验结果及分析3.1腔体内部和玻璃盖板外表面(腔体外部)复合换热系数hin和hex随热流密度qw0的变化图5为k0和0.2时，在较小倾角(60)下hex与hin随热流密度qw0的变化。由图可以看出，在相同的倾角和热流梯度参数k下，hin总是要比hex更高。在同一倾角不同热流梯度参数下，hex与hin均随热流密度的增大而增大，但在腔体内部不
本文编号：2725463
【图文】：
媒阒瞥氏咝裕嘌釫皇堑ゴ康暮惚谖?或恒热流。另外，现有关于封闭腔体的传热研究忽视了腔体外表面的传热影响，而实际上PV/T系统中封闭矩形腔体的散热主要由腔体内的复合传热和腔体外表面的复合传热串联而成，只对其中的腔体内的复合传热进行研究是不全面的。于是，本文拟考虑PV/T一体化系统的实际运行条件，通过建立带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体热损失特性实验台，在封闭矩形腔体的底部施以线性变化的热流密度进行电加热，研究无风条件下不同参数对倾斜封闭矩形腔体内外传热特性的影响规律。1实验装置实验装置如图1所示。其中腔体底面和侧壁由合成石构成，其导热系数为0.25W/(mK)，与PV电池板材料的物性相近。腔体结构示意图如图2所示。腔体是一个封闭的矩形空间，腔体的高度为20mm，长度为385mm，长高比为19.25。腔体的顶部用厚度为3mm的石英玻璃盖板(面积385mm385mm)覆盖，并用密封胶水对其顶部粘合密封。石英玻璃可以长期耐700℃的高温，性质稳定，热应力小，安全可靠。石英玻璃盖板表面发射率为0.9。为了实现线性变热流的实验工况，腔体底部采用3块面积为385mm125mm的聚酰亚胺加热片。聚AgilentU5855AAgilent34972A稳压直流电源控制计算机支撑构架数显角度尺玻璃盖板图1实验装置图Fig.1Experimentalsetup合成石加热片石英玻璃盖板陶瓷纤维纸x=060203371255lg5x=1125x=2125单位：mm图2腔体横截面的示意图Fig.2Cross-sectionofenclosure酰亚胺加热片的加热丝排列紧密均匀，可以保证底板局部加热的均匀性。使用聚酰亚胺涂硅膜双面胶，将加热片与底板粘贴。该双面胶可以长期耐220℃的高温，性质稳定。实验中使用3部稳压直流电源，分别对3块加热?
measuredparametersforcalculatingNusseltnumberuncertainties参数随机标准不确定度SXi系统标准不确定度BXiL/mm0.000.58U1，U2，U3/V0.050.05%U0.03I1，I2，I3/A0.0052%I0.015tb，tg，ts，ta/℃0.21.8/(mW/(mK))[0.44104(t273.15)]St[0.44104(t273.15)]Bta/(mW/(mK))0.0000.482g0.00000.0289qw0/(W/m2)确不度定%/46108300400500600700图4k0时Nucm和Nurm的不确定度随qw0的变化Fig.4VariationsofNusseltnumberuncertaintywithqw0atk0对所有实验数据进行不确定度分析，可以得到如下的结果。平均对流热损失努谢尔特数Nucm的标准不确定度范围在5.8%~11.1%之间，其平均标准不确定度值为7.7%。平均辐射热损失努谢尔特数Nurm的标准不确定度范围在3.4%~3.9%之间，其平均不确定度值为3.5%。无论是Nucm还是Nurm其平均标准不确定度均在10%以下，Nurm的平均标准不确定度在5%以下，故实验是可靠的。值得说明的是，图4及以下实验结果的曲线图均由Origin7.5软件制作，图中各点的连线是Origin7.5根据最小二乘法自动匹配生成的。3实验结果及分析3.1腔体内部和玻璃盖板外表面(腔体外部)复合换热系数hin和hex随热流密度qw0的变化图5为k0和0.2时，在较小倾角(60)下hex与hin随热流密度qw0的变化。由图可以看出，在相同的倾角和热流梯度参数k下，hin总是要比hex更高。在同一倾角不同热流梯度参数下，hex与hin均随热流密度的增大而增大，但在腔体内部不
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