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热效率实验数据处理(热效率实验误差分析)

来源:www.xuniwu.cn   时间:2022-12-16 13:17   点击:80  编辑:admin   手机版

1. 热效率实验误差分析

一般情况下,小型锅炉以正平衡测试为主,大型锅炉则多 采用反平衡为主;在测试过程中,应该保持稳定的工况, 避免比较大的负荷波动、避免安全阀起跳、不吹灰等等。

如果仅进行正平衡测试,则必须测试两次并且两次偏差应 该小于3%;如果同时进行正、反测试,则两者偏差不应 该大于5%。

2. 热机效率综合实验误差分析

  斯特林发动机,又称热气机,是一种外燃(或外部加热)封闭循环活塞式发动机,即依靠外部热源对密封在机器中的气体工质加热,使其不断热胀冷缩,进行闭式循环,推动活塞做功。

斯特林发动机具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等突出优点。  太阳能斯特林发动机应用于碟式太阳能热电系统中,由太阳能斯特林发动机和太阳能聚光器相互配合,以太阳能为热源,通过一系列的热电转换装置把光能转换为电能。在石化能源短缺与环境污染问题日益严重的今天,太阳能斯特林发动机的研发和应用具有重大意义。  太阳能斯特林发动机研发的关键技术主要包括:分析方法、接收器的设计等。  1分析方法   根据马提尼[1]的命名规则,斯特林循环的分析法可以分为零级分析法、一级分析法、二级分析法、三级分析法和四级分析法5类。  1.1零级分析法   零级分析法并没有对斯特林循环进行分析,而是根据斯特林发动机的实验结果引入经验因子,归纳出斯特林发动机实际功率与效率的经验关系式。该方法简单实用,一般可用于定性分析,不适合做斯特林发动机的优化设计。  1.2一级分析法   一级分析法是考虑了斯特林循环的最基本分析方法,该方法主要假设热腔和冷腔工质的循环温度恒定,因此又称为等温分析法。由于一级分析法的等温假设过于理想,不符合实际情况,因而分析结果存在较大的理论误差,一般也只用于定性分析。  1.3二级分析法   二级分析法假设热腔和冷腔内的工质温度在循环的过程中是变化的。因此基于二级分析法所建的数学模型一般为常微分方程组,结合理想气体状态方程以及边界条件可进行数值求解。最常用的二级分析法是绝热分析法。相对一级分析法而言,二级分析法更接近实际,具有更为重要的应用价值[3]。  1.4三级分析法   三级分析法又称为节点分析法,对工质作一维流动假设,在每个节点处对工质的传热和气体动力学过程用质量、动量和能量守恒的偏微分方程进行描述。三级分析法解决了一级分析法和二级分析法的空间误差问题,得到了广泛的应用和发展。  1.5四级分析法   四级分析法又称为多维CFD分析法,是在三级分析法的基础上将维数增加到二维甚至是三维,其计算过程极其复杂,往往需求于商业化的CFD软件。多维CFD分析法已成功应用于内燃机和燃气轮机的设计,但在斯特林发动机上的应用还很不完善。四级分析法的精度比较高,作为研发的重点,随着各种辅助工具的不断改善,四级分析法终将成为斯特林循环的主要分析法。  2接收器设计   接收器是太阳能斯特林发动机特有的核心部件,它包括直接照射式和间接受热式。前者是将太阳光聚集后直接照在斯特林发动机的换热管上;后者则通过某种中间媒介将太阳能传递到斯特林发动机。  2.1直接照射式   太阳光直接照射到换热管上是太阳能斯特林发动机最早使用的太阳能接收方式。图1中的直接照射式接收器是将斯特林发动机的换热管簇弯制组合成盘状,聚集后的太阳光直接照射到这个盘的表面(即每根换热管的表面),换热管内工作介质高速流过,吸收了太阳辐射的能量,达到较高的温度和压力,从而推动斯特林发动机运转。由于太阳辐射强度具有明显的不稳定性,以及聚光镜本身可能存在一定的加工精度问题,导致换热管上的热流密度呈现明显的不稳定与不均匀现象,从而使多缸斯特林发动机中各气缸温度和热量供给的平衡难以解决。  2.2间接受热式   间接受热式接收器是根据液态金属相变换热性能机理,利用液态金属的蒸发和冷凝将热量传递至斯特林发动机的接收器。间接受热式接收器具有较好的等温性,从而延长了斯特林发动机加热头的寿命,同时提高了发动机的效率。在对接收器进行设计时,可以对每个换热面进行单独的优化。间接受热式接收器包括池沸腾接收器、热管式接收器以及混合式热管接收器等。  2.2.1池沸腾接收器   池沸腾接收器通过聚集到吸热面上的太阳能加热液态金属池,产生的蒸汽冷凝于斯特林发动机的换热管上,从而将热量传递给换热管内的工作介质,冷凝液由于重力作用又回流至液态金属池,即完成一个热质循环。池沸腾接收器结构简单,加工成本较低,适应性强,适合于在较大的倾角范围内运行,金属蒸汽直接冷凝于热机换热管,效率较高,但要求工质的充装量较大,一旦发生泄漏将非常危险。  2.2.2热管接收器   热管接收器采用毛细吸液芯结构将液态金属均布在加热表面。图2为由美国Thermalcore公司设计制造的热管接收器,受热面一般被加工成拱顶形,上面布置有吸液芯,这样可以使液态金属均匀的分布于换热表面。吸液芯结构可有多种形式,如不锈钢丝网、金属毡等。分布于吸液芯内的液态金属吸收太阳能量之后产生蒸汽,蒸汽通过斯特林发动机机换热管将热量传递给管内的工作介质,蒸汽冷凝后的冷凝液由于重力作用又回流至换热管表面。由于液态金属始终处于饱和态,使得接收器内的温度始终保持一致,从而使热应力达到最小。  2.2.3混合式热管接收器   太阳能热发电系统若要连续而稳定的发电,必须考虑阳光不足时或夜间运行的能量补充问题,其解决方案有蓄热和燃烧2种。在碟式太阳能热发电系统中多采用燃料燃烧的方式来补充能量,即在原有的接收器上添加燃烧系统。混合式热管接收器就是由热管接收器改造而成的以气体燃料作为能量补充的接收器。DLR开发出了第二代混合式热管接收器(图3),该接收器设计功率为45kW,设计工作温度为700~850℃。混合式热管接收器的开发有利于提高碟式太阳能热发电系统的适应性,实现连续供电,但是由于加入了燃烧系统,使得结构变得非常复杂,加工制造难度大大增加,同时成本大幅提高也是一个不容忽视的问题。     3结论   对太阳能斯特林发动机的关键技术进行归纳总结,得出如下结论:   (1)分析方法主要是对实际的斯特林循环进行模拟仿真,目前国际上应用较多的是二级分析法和三级分析法(节点分析法),基于这两种分析法建立的模型虽然考虑到了斯特林发动机各部分状态参数的变化,但与实际工作过程还有很大差别。因此精度比较高、建立了更接近实际的CFD模型的四级分析法,将成为斯特林循环的主要分析法。  (2)直接照射式接收器结构简单,加工容易,且成本低廉,但换热管内工作流体温度难以均衡,会使热机运行效率和稳定性明显下降;池沸腾接收器由于换热管与金属蒸汽直接换热,温度均匀性好,运行效率高,但是对传热机理研究相对缺乏,许多传热问题还未真正的解决;热管接收器虽然在加工上增加了一定的难度,但是可将液态金属充装量降低到很小,同时由于对高温热管的研究资料较为丰富,给设计也带来了很大方便,运行可靠性较高;混合式热管接收器可以满足系统连续运行的需求,但由于结构复杂,成本较高,无论是设计制造还是实际运行中都还存在许多问题亟待研究。随着研究开发的不断深入,热管式接收器以及混合式热管接收器将成为未来解决碟式太阳能热发电热能接收的主要方案。

3. 热导率实验误差分析

高硼硅玻璃高硼硅玻璃具有非常低的热膨胀系数 耐高温,耐200度的温差剧变。

高硼硅玻璃制品是利用玻璃在高温状态下导电的特性,通过在玻璃内部加热来实现玻璃熔化,经先进生产工艺加工而成。用于微波炉专用玻璃转盘、滚筒洗衣机观察窗、等耐热茶壶茶杯。高硼硅玻璃视镜 具体的物理化学性能如下: 含硅量 80%以上 应变温度520℃ 退火温度 560℃ 软化温度 820℃ 折射率 1.47 透光率(2mm) 92% 弹性模量 67KNmm-2 抗张强度 40-120Nmm-2 加工温度(104dpas)1220℃ 热膨胀系数(20-300℃)3.3×10-6K-1,所以耐急冷急热性能优越。耐热温差:270度(这个数据很关键) 密度(20℃)2.23gcm-1 比热0.9Jg-1K-1 导热率 1.2Wm-1K-1 耐水性能(ISO 719)1级 耐酸性能(ISO 195)1级 耐碱性能(ISO 695)2级 耐热急变玻棒法 玻棒Φ6×30mm 300℃ 关于玻璃的说明: 玻璃制造的仪器如需长期加热和加压,它的最高安全操作温度不应超过应变温度(520℃)。它在加热到退火温度时,不易变形,如放在适当支架上,且内部不受压力情况下,可以在短时间内加热到600℃,在此情况下,应使仪器缓慢冷却,藉以减少产生永久应力的程度 高硼硅玻璃视镜 Φ5---Φ600 视镜规格及误差: 1. 圆板最大直径Φ500mm 矩形板最大规格600*1100mm 厚度3-6mm,可按要求尺寸定做。2. 误差:允许正负0.25mm 使用领域: 1. 家用电器(烤箱内部的玻璃面板,微波炉托盘,火炉面板等) 2. 环境工程 化学工程 (抵抗性衬层,化学反应釜,安全视镜) 3. 照明 (聚光灯和大功率泛光照明灯具的保护玻璃) 4. 太阳能发电(太阳能电池基板) 5. 精密器械(光学滤光片) 6. 半导体技术(晶片,显示玻璃) 7. 医学技术 生物工程 8. 安全防护(防弹玻璃)

4. 热功当量实验报告误差分析

当量空速的意思是:

当量空速是指经修正空气压缩性修正量误差后的“空速”。因 受空气压缩影响而增加的那部分速度增量称为“压 缩性修正量”。飞行中,实际的空气压缩性修正量和 海平面标准大气条件下的压缩性修正量不同,因而 空速表的指示就有压缩性修正量误差。飞行高度越 高,空气越容易被压缩,误差就越大;飞行速度越大, 压缩空气的力量越大,压缩性修正量误差也越大。

5. 热机效率实验误差分析与讨论

外观及功能检查:、检查仪器外观有无损伤、碰撞及变形,档位标示是否清晰. 、LED 显示屏是否正常,按键功能及档位旋钮是否符合有求. 、表笔接触及各部分相互作用是否正常.

2.

示值误差校验: 、直流电压校验: 、接通DO30-3A多功能校准仪电源,开机后热机30 分钟. 、将DO30-3A多功能校准仪输出选择调节到DC V,量程档位调节到待检电压档. 、待校万用表测量功能切换到DC V,量程选择自动或手动选择所需电压校验量程. 、连接多功能校准仪和待校万用表的测试线,微调多功能校准仪的控制器至所需电压. 、多功

3.

误差及结果判定: 、允许误差:按各万用表出厂精度标准执行. 、仪器校验合格后应粘贴校验合格标签,

6. 热学设计实验误差分析

在定量分析中,系统误差的主要来源有

1、仪器误差。这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准,仪器未调整好,外界环境(光线、温度、湿度、电磁场等)对测量仪器的影响等所产生的误差。

2、理论误差。这是由于测量所依据的理论公式本身的近似性,或实验条件不能达到理论公式所规定的要求,或者是实验方法本身不完善所带来的误差。例如热学实验中没有考虑散热所导致的热量损失,伏安法测电阻时没有考虑电表内阻对实验结果的影响等。

3、操作误差。这是由于观测者个人感官和运动器官的反应或习惯不同而产生的误差,它因人而异,并与观测者当时的精神状态有关。

4、试剂误差。指由于所用蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不纯所引起的测定结果与实际结果之间的偏差。

7. 热分析实验误差分析

传热系数误差原因:

(1)不良导体的厚度:

因为太厚热量传递并达到平衡需要的时间就会更长;太薄厚度测量的相对偏差占比就会偏大,从而造成的测量误差更大。例如:假设测量误差为0.1mm;则对于1mm厚度的样品,其测量误差占比为10%,而对于厚度为1厘米的样品,则测量误差占比只有0.1%。

(2)漏热损失:

由于边界漏热的存在和非一维导热,真正到达样品另一面的热量肯定到不了,而在计算的时候又是将这个热量全部带入分子求得结果,所以通常测量结果会容易偏大,导热系数越大的材料,这种偏差就会越大,此外还有其他误差来源,如温度测量误差,厚度测量误差,面积测量误差等。

8. 差热分析实验误差

1.室温变化给测量结果带来误差:在实际操作实验过程中待测样品周围的空气温度并非一直不变,样品室内空气温度升高使得测量值较实际值偏大。

2.时间的影响:接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象之间达到热平衡,而两者达到热平衡需要一定时间,响应时间受传感器材质的影响。

3.冷端温度变化给实验带来误差:实验过程中冰块逐渐融化,整个实验所耗时间较长,热电偶冷端的温度有升高,对实验造成影响。

9. 热机效率实验的误差分析

汽车功放调静态电流的方法:

1短接左右信号对地输入端,测量总电压,总电流。(假设用20VA的变压器。输出22V,电流2.2A)大概调整到左右各一半。

2热机1小时以上,如果发现某输出管异常温度,停机。继续热机,先调整两个声道的电压,尽量调整到误差在正负0.2V左右(左右各11V),为输出的静态电流做准备。

3调整功放管的静态电流,慢慢调整到各1A左右。当静态调整完毕后,开始调整动态电压电流。

4因为放大倍数不一样,找一个功放测试固定频率的音频播放(下载一个音频发生器),观察左右输出电流,看看是否一致,如果不一致,会出现异常温度。

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