CN111272807A - 一种测定对流传质系数的实验系统及测定方法 - Google Patents

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CN111272807A CN202010083560.3A CN202010083560A CN111272807A CN 111272807 A CN111272807 A CN 111272807A CN 202010083560 A CN202010083560 A CN 202010083560A CN 111272807 A CN111272807 A CN 111272807A
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宁浩然
陈世强
殷维
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Abstract

本发明属于热质交换器械技术领域，公开了一种测定对流传质系数的实验系统及测定方法，通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度；测试相同时间内两个水槽的电加热耗电量差，计算出敞开水槽的对流传质量；利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量；测量敞开水槽水温，查得水温下的饱和水蒸气压力，计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量；计算敞开水槽表面传质浓度差；利用对流传质量和传质浓度差，反算出敞开水槽表面的对流传系数。本发明能够得到精确的对流传质系数，而且该装置在生活中有很大的节能潜力，还可以节约用水；在专业方面可以使专业人员对传质理论知识理解更加深刻，对传质计算更加方便，具有借鉴意义。

Description

一种测定对流传质系数的实验系统及测定方法
技术领域
本发明属于热质交换器械技术领域，尤其涉及一种测定对流传质系数的实验系统及测定方法。
背景技术
目前，生活中的方方面面都存在着对流传质现象，而空气沿水面流动的对流传质现象是为人所熟知的，水体表面由于传质所引起的水损失率不容忽视，水蒸发所消耗的能量，也是能源消耗的重要来源。而要计算水体表面蒸发所引起的传质量和传热量，必须事先测量对流传质系数。
对于水体表面的对流传质系数并没有很好的测量方法，大部分通过理论求解，利用热质交换中的动量、热量和质量传递之间的类比关系和准则关系式进行计算，对于实际应用的准确性得不到满足。同时，传质系数受水面风速、温度、压力等参数的影响，很难在现场实测，需要通过实验装置，在特定的环境下，才能测定到对流传质系数较为准确的数值。
综上所述，现有技术存在的问题是：测量过程复杂，不能测量到精确的对流传质系数；同时，对流传质系数不准确，难以准确计算水蒸发损失和散热损失，增加了能源的浪费。
解决上述技术问题的难度：一是需要准确地模拟现场环境参数，包括温度、风速、压力等参数。二是需要准确测定传质通量，而传质通量这个参数很难直接测量，只能通过其他途径反推传质通量。
解决上述技术问题的意义：准确测定水面对流传质系数，对于工程设计计算，包括敞开水面的水蒸发损失计算、补水量的计算、敞开水体加热量的设计计算等，具有重要意义，在指导工农业生产、工程设计中具有重要作用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种测定对流传质系数的实验系统及测定方法。
本发明是这样实现的，一种对流传质系数的实验系统测定方法，包括：
第一步，通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度。
第二步，进行保温，自定义计量时间，分别测试出这段时间内两个水槽的电加热耗电量；进一步通过公式计算出敞开水槽的对流传质量。
第三步，利用露点温度测量仪测量敞开水槽进风空气状态，得到空气的干球温度和露点温度，根据干球温度和露点温度，利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量。
第四步，测量敞开水槽水温，查饱和水蒸气压力表，得到水温下的饱和水蒸气压力，再用公式计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量。
第五步，计算敞开水槽表面传质浓度差。
第六步，利用对流传质量和传质浓度差，根据对流传质量计算公式，反算出敞开水槽表面的对流传系数。
以上所述的对流传质系数的实验系统测定方法，既可用于自然对流时，对流传质系数的测定，又可用于强迫对流时，对流传质系数的测定。二者不同之处在于，自然对流时，敞开式水槽水表面上安装的贯流风机处于停止状态，而强迫对流时，敞开式水槽水表面上安装的贯流风机处于开启状态。通过调节贯流风机的转速，可以控制水槽表面上的空气流速的大小，来模拟不同强迫对流状态，测定相应的强迫对流传质系数。
进一步，具体操作方法和计算过程包括：第一步，通过实验控制台设定封闭水槽和敞开水槽水温要控制的温度，通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度,即封闭水槽水温Tf和敞开水槽水温Tc相等；如果要测定自然对流传质系数，保持敞开式水槽水表面上的贯流风机处于停止状态；如果要测量强迫对流传质系数，打开敞开式水槽水表面上的贯流风机，并调节风机使水面风速达到要求的风速大小。
第二步，对两个水槽进行保温，维持水温Tf和Tc，自定义计量时间间隔Δt，分别测试出Δt这段时间内封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量Ef和Ec；由下式计算通过敞开水槽水面的对流传质通量m：
Figure RE-GDA0002465430460000031
式中，m为对流传质通量，g/s；Δt为测量时间，s；Ef和Ec分别为在Δt时间段内，封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量，kWh；r为水在温度Tc下的汽化潜热，J/g。
第三步，利用露点温度测量仪测量敞开水槽进风空气状态，得到空气的干球温度ta和露点温度td，根据干球温度ta和露点温度td，利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量da。
第四步，通过实验控制台读取敞开水槽水温Tc，利用敞开水槽水温Tc，查饱和水蒸气压力表，得到水温Tc下的饱和水蒸气压力Pc，b。再用下式计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量ds。
ds＝6.13×10-3Pc，b
式中，ds为敞开水槽水面饱和空气含湿量，g/kg；Pc，b为水温Tc下的饱和水蒸气压力，Pa。
第五步，用下式计算敞开水槽表面传质浓度差Δd。
Δd＝ds-da
式中，Δd为传质浓度差，g/kg；ds和da分别为敞开水槽水面饱和空气含湿量和敞开水槽进风空气含湿量，g/kg。
第六步，根据对流传质量计算公式，用下式反算出敞开水槽表面的对流传系数九md。
Figure RE-GDA0002465430460000032
式中，九md为对流传质系数，kg/(m2.s)；F为敞开水槽面积，m2。
无论是测定自然对流传质系数，还是强迫对流传质系数，其测定和计算过程均为上述的六步过程。
本发明另一目的在于提供一种测定对流传质系数的实验系统，该系统设置有实验控制台，实验控制台左端设置有敞开水槽，实验控制台右端设置有封闭水槽；
封闭水槽上通过电热管安装孔固定有封闭水槽加热管，封闭水槽加热管通过导线与实验控制台连接；封闭水槽内部通过螺栓固定有第一封闭水槽热电偶传感器、第二封闭水槽热电偶传感器、第三封闭水槽热电偶传感器、第四封闭水槽热电偶传感器和封闭水槽水温控制热电偶传感器，第一封闭水槽热电偶传感器、第二封闭水槽热电偶传感器、第三封闭水槽热电偶传感器、第四封闭水槽热电偶传感器和封闭水槽水温控制热电偶传感器通过电信号与实验控制台连接；
敞开水槽上通过电热管安装孔固定有敞开水槽加热管，敞开水槽加热管通过导线与实验控制台连接；敞开水槽内部通过螺栓固定有第一敞开水槽热电偶传感器、第二敞开水槽热电偶传感器、第三敞开水槽热电偶传感器、第四敞开水槽热电偶传感器和敞开水槽水温控制热电偶传感器，第一敞开水槽热电偶传感器、第二敞开水槽热电偶传感器、第三敞开水槽热电偶传感器、第四敞开水槽热电偶传感器和敞开水槽水温控制热电偶传感器通过电信号与实验控制台连接；
本发明中水槽底部装有电加热管，每个水槽水中装有五个分别标有数字以作标识的热电偶传感器，两个水槽中间分别装有一个热电偶传感器用来显示控制台水温控制温度，其余四根放置在水槽四个不同位置用来测量水温。
本发明通过利用两个相同体积大小水槽，一个封闭，一个敞开，设置相同加热温度，通过电加热器耗电量之差得到敞开水槽的潜热散热量；根据敞开水槽表面平均温度，可以查到该温度下的水蒸气汽化潜热从而计算出敞开水槽对流传质量，只需简单测出空气温度和露点温度就可以通过公式得出水体表面对流传质系数；本发明实验平台设计简洁，操作方便，计算精确，既可以测量自然对流传质系数，又可以测量强迫对流传质系数。
进一步，所述封闭水槽和敞开水槽分别通过导管与进水阀连接，进水阀设置在进水管上；
封闭水槽和敞开水槽下端分别通过导管与泄水阀连接，泄水阀再与出水管相连。
通过设置有进水阀和泄水阀，控制进出水。
进一步，所述封闭水槽左端嵌装有视液管，封闭水槽上盖与箱体间设置有橡胶垫，封闭水槽箱体四周设置有隔热泡沫；
敞开水槽左端嵌装有视液管，敞开水槽箱体四周设置有隔热泡沫，敞开水槽上盖与箱体间设置有橡胶垫。
通过设置有视液管，可以观察水槽中的水位；并且密闭处和四周装有隔热泡沫和橡胶垫隔热，以保证实验达到最优效果。
进一步，所述封闭水槽和敞开水槽上分别设置有液位计接口，液位计接口上插接有液位计；敞开水槽左端设置有风机，右端开有出风口。
通过设置有风机，可以控制敞开水槽表面上的空气流速。
进一步，所述实验控制台通过数据线与露点温度测量仪连接。
通过设置有露点温度测量仪，用以测量空气状态。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明实验系统包括实验控制台，实验控制台左端设置有敞开水槽，实验控制台右端设置有封闭水槽；封闭水槽上通过电热管安装孔固定有封闭水槽加热管；封闭水槽内部通过螺栓固定有热电偶传感器、控制水温控制热电偶传感器，敞开水槽上通过电热管安装孔固定有敞开水槽加热管，敞开水槽加热管通过导线与实验控制台连接；敞开水槽内部通过螺栓固定有热电偶传感器和控制水温控制热电偶传感器。本发明能够得到精确的对流传质系数，而且该装置在生活中有很大的节能潜力，还可以节约用水；在专业方面可以使专业人员对传质理论知识更加深刻，对传质计算更加方便，具有借鉴意义。
相比于现有技术，本发明的优点进一步包括：本发明实验平台操作步骤简便，测量过程简单，只需简单地设置所需温度和调节风机速率开关，在数据读取记录方面方便而又精确，通过计算机自动输出电流、电压、功率和耗电量等参数，水温由热电偶传感器测量，无需人为测量与估计，水槽连接有自来水管道，可以自由放水供水，投资小；同时本发明能够得到精确的对流传质系数，帮助设计师准确计算水体表面的水蒸发量，准确确定水表面潜热散热量，合理设计补水装置，合理设计加热装置，帮助节约能源消耗和水资源消耗。本装置还可用于学生实验教学，帮助学生更好地理解热质交换原理，掌握对流传质系数测定方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的测定对流传质系数的实验系统结构示意图。
图2是本发明实施例提供的封闭水槽结构示意图。
图3是本发明实施例提供的敞开水槽结构示意图。
图4是本发明实施例提供的出风口结构示意图。
图5是本发明实施例提供的电热管安装孔结构示意图。
图6是本发明实施例提供的敞开水槽的结构示意图。
图7是本发明实施例提供的电热管安装孔的安装结构示意图。
图8是本发明实施例提供的液位计接口结构示意图。
图9是本发明实施例提供的控制箱结构示意图。
图10是本发明实施例提供的测定对流传质系数的实验系统实物效果图。
图中：1、实验控制台；2、封闭水槽；3、敞开水槽；4、第一封闭水槽热电偶传感器；5、第二封闭水槽热电偶传感器；6、第三封闭水槽热电偶传感器； 7、第四封闭水槽热电偶传感器；8、封闭水槽水温控制热电偶传感器；9、第一敞开水槽热电偶传感器；10、第二敞开水槽热电偶传感器；11、第三敞开水槽热电偶传感器；12、第四敞开水槽热电偶传感器；13、敞开水槽水温控制热电偶传感器；14、进水阀；15、泄水阀；16、封闭水槽加热管；17、敞开水槽加热管；18、隔热泡沫；19、橡胶垫；20、视液管；21、水槽风机；22、露点温度测量仪；23、进水管；24、出水管；25、视液管安装处；26、出风口；27、电热管安装孔；28、液位计接口。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种测定对流传质系数的实验系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1-图10所示，本发明实施例提供的测定对流传质系数的实验系统设置有实验控制台1，实验控制台1左端设置有敞开水槽3，实验控制台1右端设置有封闭水槽2。
封闭水槽2和敞开水槽3分别通过导管与进水阀14连接，进水阀14设置在进水管23上。
封闭水槽2和敞开水槽3下端分别通过导管与泄水阀15连接，泄水阀15 通过导管与出水管24相连。
封闭水槽2上通过电热管安装孔27固定有封闭水槽加热管16，封闭水槽加热管16通过导线与实验控制台连接。封闭水槽2内部通过螺栓固定有第一封闭水槽热电偶传感器4、第二封闭水槽热电偶传感器5、第三封闭水槽热电偶传感器6、第四封闭水槽热电偶传感器7和封闭水槽水温控制热电偶传感器8，第一封闭水槽热电偶传感器4、第二封闭水槽热电偶传感器5、第三封闭水槽热电偶传感器6、第四封闭水槽热电偶传感器7和封闭水槽水温控制热电偶传感器8通过电信号线与实验控制台1连接。
敞开水槽3上通过电热管安装孔27固定有敞开水槽加热管17，敞开水槽加热管17通过导线与实验控制台连接。敞开水槽3内部通过螺栓固定有第一敞开水槽热电偶传感器9、第二敞开水槽热电偶传感器10、第三敞开水槽热电偶传感器11和第四敞开水槽热电偶传感器12和敞开水槽水温控制热电偶传感器13，第一敞开水槽热电偶传感器9、第二敞开水槽热电偶传感器10、第三敞开水槽热电偶传感器11、第四敞开水槽热电偶传感器12和敞开水槽水温控制热电偶传感器13通过电信号线与实验控制台1连接。
作为优选实施例，封闭水槽2左端嵌装有视液管20，封闭水槽2上盖与箱体间设置有橡胶垫19，封闭水槽2箱体四周设置有隔热泡沫18。
作为优选实施例，敞开水槽3左端嵌装有视液管20，敞开水槽3箱体四周设置有隔热泡沫18，敞开水槽3上盖与箱体间设置有橡胶垫19。
作为优选实施例，封闭水槽2和敞开水槽3上分别设置有液位计接口28，液位计接口28上插接有液位计；左端设置有敞开水槽风机21，敞开水槽3右端开有出风口26。
敞开水槽风机21为贯流风机，通过与控制实验台相连接控制风机启停与风速变化情况。
作为优选实施例，实验控制台1通过数据线与露点温度测量仪22连接。
作为优选实施例，实验控制台上装有电源开关、风机开关(风机调速按钮)、急停开关、温度监控系统(设定需要达到的水温，控制水槽实时加热温度和保温温度)、电加热系统(加热功率分别有5kW和10kW)，还配有计算机和数据采集系统(数据采集系统可以自定义计量时间，实时读取计量数据)，实验控制台内部装有两个水槽的总耗电量记录仪和实时耗电量记录仪；当进行实验时，实时耗电量记录仪会实时记录整个实验过程的耗电量，总耗电量记录仪记录所有进行的实验所耗的总电量。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
本发明对流传质系数的实验装置中，首先通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度，然后进行保温，自定义计量时间，分别测试出这段时间两个水槽的消耗电量，由于封闭水槽与周围空气只发生显热交换，因此，封闭水槽的电加热功率即为封闭水槽的显热散热量。敞开水槽与周围空气的显热传递量等于封闭水槽的显热换热量，所以敞开水槽的潜热散热量就为两者功率之差，从而可以计算出敞开水槽的对流传质量，由敞开水槽表面平均温度查得该温度下水面饱和水蒸气压力，根据该饱和压力，通过公式可计算出该温度下的饱和空气含湿量ds，接着利用露点温度测量仪测量进风空气状态，得到空气的干球温度和露点温度，查焓湿图得到空气中水蒸气的含湿量da，然后可以计算出水槽表面饱和空气中含湿量和周围空气中含湿量之差。最后根据对流传质量计算公式反算出敞开水槽表面的传质系数。在敞开式水槽水表面还装有贯流风机来控制水槽表面上的空气流速来模拟强迫对流状态，同理可以用来计算强迫对流传质系数。
具体地，本发明提供的对流传质系数的实验系统测定方法进一步包括：
第一步，通过实验控制台设定封闭水槽和敞开水槽水温要控制度温度，通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度,即封闭水槽水温Tf和敞开水槽水温Tc相等；如果要测定自然对流传质系数，保持敞开水槽水表面上的贯流风机处于停止状态；如果要测量强迫对流传质系数，打开敞开水槽水表面上的贯流风机，并调节风机使水面风速达到要求的风速大小。
第二步，对两个水槽进行保温，维持水温Tf和Tc，自定义计量时间间隔Δt，分别测试出Δt这段时间内封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量Ef和Ec；由下式计算通过敞开水槽水面的对流传质通量m：
Figure RE-GDA0002465430460000091
式中，m为对流传质通量，g/s；Δt为测量时间，s；Ef和Ec分别为在Δt时间段内，封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量，kWh；r为水在温度Tc下的汽化潜热，J/g。
第三步，利用露点温度测量仪测量敞开水槽进风空气状态，得到空气的干球温度ta和露点温度td，根据干球温度ta和露点温度td，利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量da。
第四步，通过实验控制台读取敞开水槽水温Tc，利用敞开水槽水温Tc，查饱和水蒸气压力表，得到水温Tc下的饱和水蒸气压力Pc,b。再用下式计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量ds。
ds＝6.13×10-3Pc，b
式中，ds为敞开水槽水面饱和空气含湿量，g/kg；Pc,b为水温Tc下的饱和水蒸气压力，Pa。
第五步，用下式计算敞开水槽表面传质浓度差Δd。
Δd＝ds-da
式中，Δd为传质浓度差，g/kg；ds和da分别为敞开水槽水面饱和空气含湿量和敞开水槽进风空气含湿量，g/kg。
第六步，根据对流传质量计算公式，用下式反算出敞开水槽表面的对流传系数hmd。
Figure RE-GDA0002465430460000101
式中，hmd为对流传质系数，kg/(m2.s)；F为敞开水槽面积，m2。
无论是计算自然对流传质系数，还是强迫对流传质系数，其计算过程均为上述的六步过程。
下面结合测定对流传质系数的实验系统实验方法对本发明作进一步描述。
测定对流传质系数的实验系统实验方法包括：
第一步，关闭两个水槽的泄水阀15，泄水阀阀门处以关闭状态，打开进水干管和支管上的进水阀14；进水阀开启，分别向封闭水槽2和敞开水槽3通过进水管23加水，观察视液管20中水位；当加水至规定水位，同时关闭两个水槽进水阀14保证两个水槽的水体积相同。
第二步，打开电源开关，电源开关处于开启状态，打开温度监控系统，通过监控系统上的按键，对控制的水温进行调试，设定两个水槽水温的控制温度，两个水槽的水温应控制在相同的温度，通过封闭水槽水温控制热电偶传感器8 和敞开水槽水温控制热电偶传感器13来显示控制台实时水温控制温度。打开计算机，通过数据采集系统软件可以设置记录实验数据步长，数据采集系统一共有14个记录通道，分别对应封闭水槽2四个不同位置传感器记录温度，敞开水槽3四个不同位置传感器记录温度，封闭水槽2加热电流、电压和功率，敞开水槽3电流、电压和功率，采集系统会自动读取储存数据。
第三步，开启电加热系统(有5kW和10kW两组加热功率可以选择)，功率开关处以开启状态，对两个水槽进行升温处理。实验刚开始时，水温较低，可以开两组电加热器，待水温接近设定温度后，开一组电加热器。加热时，密闭水槽箱盖密封，敞开水槽箱盖打开，保持两个水槽同时开启的电加热器组数相等，以便比较加热过程。
第四步，达到设定水温后，保持两水槽水温恒定，通过数据采集系统设定好数值变化时间，在这里假定每隔3分钟，时间步长设定为3分钟，可以自由更改时间步长以及测量的时间。记录每个水槽的功率消耗和耗电量，同时通过露点温度仪22记录好水槽周围空气温度和露点温度以及敞开水槽3水体表面的平均温度，必须保证这些实验的同步进行，数据记录组数可以自由确定。
第五步，关闭电源开关，关闭电加热器电源，功率开关关闭，停止实验。
第六步，实验结束，两个水槽的进水阀14仍然关闭，打开两个水槽的泄水阀15，泄水阀开启，排出槽内余水。
第七步，测试强迫对流传质系数时，前三步运行步骤与计算自然对流时一致，达到设定水温后，首先打开风机开关，风机开启，通过旋转按钮调节风速，使敞开水槽表面形成强迫对流，紊流状态模拟完成。通过数据采集系统设定好数值变化时间，在这里假定每隔3分钟，时间步长设定为3分钟，可以自由更改时间步长以及测量的时间。记录每个水槽的功率消耗，同时通过露点温度计量仪记录好水槽周围空气温度和露点温度以及敞开水槽水体表面的平均温度，必须保证这些实验的同步进行，数据记录组数可以自由确定。第五步和第六步与前面保持一致。
图10是本发明实施例提供的测定对流传质系数的实验系统实物照片。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种对流传质系数的实验系统测定方法，其特征在于，所述对流传质系数的实验系统测定方法包括：
第一步，通过电加热器把两个敞开水槽的水温加热至同一温度；
第二步，进行保温，自定义计量时间，分别测试出这段时间内两个敞开水槽的电加热耗电量；进一步通过公式计算出敞开水槽的对流传质量；
第三步，利用露点温度测量仪测量敞开水槽进风空气状态，得到空气的干球温度和露点温度，根据干球温度和露点温度，利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量；
第四步，测量敞开水槽水温，查饱和水蒸气压力表，得到水温下的饱和水蒸气压力，再用公式计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量；
第五步，计算敞开水槽表面传质浓度差；
第六步，利用对流传质量和传质浓度差，根据对流传质量计算公式，反算出敞开水槽表面的对流传质系数。
2.如权利要求1所述的对流传质系数的实验系统测定方法，其特征在于，步骤一进一步包括：通过实验控制台设定封闭水槽和敞开水槽水温要控制的温度，通过电加热器把两个水槽的水温加热至同一温度,封闭水槽水温Tf和敞开水槽水温Tc相等；测定自然对流传质系数时，敞开式水槽水表面上的贯流风机处于停止状态；测量强迫对流传质系数时，打开敞开式水槽水表面上的贯流风机，并调节风机使水面风速达到要求的风速大小；
步骤二进一步包括：进行保温，维持水温Tf和Tc，自定义计量时间间隔Δt，分别测试出Δt这段时间内封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量Ef和Ec；由下式计算通过敞开水槽水面的对流传质通量m：
Figure FDA0002381216220000011
式中，m为对流传质通量，g/s；Δt为测量时间，s；Ef和Ec分别为在Δt时间段内，封闭水槽和敞开水槽的电加热器耗电量，kWh；r为水在温度Tc下的汽化潜热，J/g；
步骤三进一步包括：利用露点温度测量仪测量敞开水槽进风空气状态，得到空气的干球温度ta和露点温度td，根据干球温度ta和露点温度td，利用焓湿图查得敞开水槽进风空气的含湿量da。
3.如权利要求1所述的对流传质系数的实验系统测定方法，其特征在于，步骤四进一步包括：通过实验控制台读取敞开水槽水温Tc，利用敞开水槽水温Tc，查饱和水蒸气压力表，得到水温Tc下的饱和水蒸气压力Pc,b；再用下式计算得到敞开水槽水面饱和空气含湿量ds；
ds＝6.13×10-3Pc,b
式中，ds为敞开水槽水面饱和空气含湿量，g/kg；Pc,b为水温Tc下的饱和水蒸气压力，Pa；
步骤五进一步包括：用下式计算敞开水槽表面传质浓度差Δd；
Δd＝ds-da
式中，Δd为传质浓度差，g/kg；ds和da分别为敞开水槽水面饱和空气含湿量和敞开水槽进风空气含湿量，g/kg；
步骤六进一步包括：根据对流传质量计算公式，用下式反算出敞开水槽表面的对流传系数hmd；
Figure FDA0002381216220000021
式中，hmd为对流传质系数，kg/(m2.s)；F为敞开水槽面积，m2。
4.如权利要求1所述的对流传质系数的实验系统测定方法，其特征在于，步骤一～步骤六中，在敞开式水槽水表面上还装有贯流风机，用于控制水槽表面上的空气流速，以模拟强迫对流状态，测定强迫对流传质系数。
5.一种实施权利要求1～4任意一项所述对流传质系数的实验系统测定方法的测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述测定对流传质系数的实验系统设置有：
实验控制台；
实验控制台左端设置有敞开水槽，实验控制台右端设置有封闭水槽；
封闭水槽上通过电热管安装孔固定有封闭水槽加热管，封闭水槽加热管通过导线与实验控制台连接；封闭水槽内部通过螺栓固定有第一封闭水槽热电偶传感器、第二封闭水槽热电偶传感器、第三封闭水槽热电偶传感器、第四封闭水槽热电偶传感器和封闭水槽水温控制热电偶传感器，第一封闭水槽热电偶传感器、第二封闭水槽热电偶传感器、第三封闭水槽热电偶传感器、第四封闭水槽热电偶传感器和封闭水槽水温控制热电偶传感器通过电信号与实验控制台连接；
敞开水槽上通过电热管安装孔固定有敞开水槽加热管，敞开水槽加热管通过导线与实验控制台连接；敞开水槽内部通过螺栓固定有第一敞开水槽热电偶传感器、第二敞开水槽热电偶传感器、第三敞开水槽热电偶传感器、第四敞开水槽热电偶传感器和敞开水槽水温控制热电偶传感器，第一敞开水槽热电偶传感器、第二敞开水槽热电偶传感器、第三敞开水槽热电偶传感器、第四敞开水槽热电偶传感器和敞开水槽水温控制热电偶传感器通过电信号与实验控制台连接。
6.如权利要求5所述测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述封闭水槽和敞开水槽分别通过导管与进水阀连接，进水阀设置在进水管上；
封闭水槽和敞开水槽下端分别通过导管与泄水阀连接，泄水阀通过导管与出水管相连。
7.如权利要求5所述测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述封闭水槽左端嵌装有视液管，封闭水槽上盖与箱体间设置有橡胶垫，封闭水槽箱体四周设置有隔热泡沫。
8.如权利要求5所述测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述敞开水槽左端嵌装有视液管，敞开水槽箱体四周设置有隔热泡沫，敞开水槽上盖与箱体间设置有橡胶垫。
9.如权利要求5所述测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述封闭水槽和敞开水槽上分别设置有液位计接口，液位计接口上插接有液位计；敞开水槽左端设置有风机，右端开有出风口。
10.如权利要求5所述测定对流传质系数的实验系统，其特征在于，所述实验控制台通过数据线与露点温度测量仪连接。
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CN112946020A (zh) * 2021-02-22 2021-06-11 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 一种日光温室保温性能测试系统

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