研讨会#3-翅片介绍

任务：看看翅片效率的定义，以及它与翅片中温度分布的关系。比较测量值和理论值。

在本车间中，您使用薄铝片作为散热片，该散热片由套件附带的薄膜加热器供电。热流计可用于测量提供给翅片的总传热。相对于整个翅片处于基准温度时可能发生的最大传热，翅片效率对实际传热有一个简单的定义。

h是传热系数，Af是翅片的总表面积，qf是翅片实际的传热。

Af=2*w*L+2*t，其中w=宽度，L=距底座的长度，t=厚度。

图1示出了沿翅片长度的典型温度分布的示例。图2是安装在加热器和热流传感器上的铝翅片的图片。

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直翅片的理论给出了如下翅片效率：

根据传热系数h和翅片的导热系数k，双曲正切函数（tanh）是一种特殊的指数函数。这些数值可以在一些计算器上确定或在线查询。

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研讨会#3-Fin结果

您面临的挑战是测量所提供翅片的传热并计算翅片效率。开始之前，测量散热片的尺寸并记录尺寸。如图所示，将加热器放置在任何低电导率表面上，然后放置热流计和薄铝板的小端。使用小木块将所有这些固定到位。这种布置将迫使来自加热器的大部分功率通过热流传感器到达高导电性铝板，然后耗散到空气中。打开加热器和数据采集系统。让系统达到平衡，这可能需要五到十分钟。当传感器测得的温度和热通量接近恒定时，这一点就清楚了。记录这些值。确保第二个热电偶远离室内的散热片。

加热器的尺寸为1英寸乘1.2英寸，其表面积为Ah=7.75 cm^2。将该面积与测量的热流一起使用，以找到散热片向空气中耗散的总输入热传递，q=q“Af。翅片为铝，其导热系数为k=175 W/m-k。翅片的暴露表面将是长度乘以宽度的两倍（忽略非常薄的边缘）。因为辐射的影响可以近似地包含在传热系数中，所以将导言中所示的问题视为来自翅片的纯对流和翅片中的传导。最初，假设从翅片到空气的总传热系数为h=15 W/m^2-K。

1.测量值：

热通量，q”＝

传感器温度，Ts=

空气温度，T∞ =

翅片传热，q=

翅片宽度，w=

翅片长度，L=

翅片厚度，t=0.32 mm

鳍面积，Af=

翅片效率，ηf=

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2.使用针对直翅片给出的方程将测量结果与理论进行比较：

mf=

mfL=

ηf=

3.这些值与测量值相比如何？

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4.为了使理论和测量更好地匹配，什么是更合适的传热系数值？

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瞬态集总电容介绍

具有瞬态温度的系统的一个简单模型是集总电容分析法。这通常适用于热导率高的固体材料。人们经常想到将一块金属放入不同温度的流体中，这会在热流中产生阶跃变化。然而，它不一定是流体。例如，你的手经常灌注良好，是一个很好的热源。

学习传热课本中的集总电容法。绘制系统并对铝块应用瞬态能量平衡。重要的假设是，材料中的温度在空间上是均匀的，而在时间上是变化的。显示热通量和温度随时间变化的代数解，从热事件开始时开始，到铝的初始温度为Ti。

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写出符号解决方案：

铝温度作为时间T的函数=

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铝的表面热流作为时间的函数，qı=U（Th–T）=

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该过程的指数时间常数τau=

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研讨会#4-瞬态集总电容结果

使用套件中的铝片，将热流传感器放在一侧，然后将套件中提供的布包裹起来，以提供一些热阻。首先使用双手之间带有自由热电偶的DAQ记录双手的稳定温度，然后重新启动数据采集，并将带有热流传感器的铝片和布放在双手之间。在金属表面记录传感器的温度和热流约一分钟。保存文件。根据测得的热流和温差，假设您的手保持与先前测得的相同的恒定温度，计算每次的总传热系数。将值绘制为时间的函数，并取平均值，U=

铝块的质量约为14克，尺寸为2英寸。增加1.25英寸。1/8英寸。认为计算与手接触的侧面的相应表面积，

表面积，As=

将这些值与铝的特性（C=900 J/kg-K）和平均传热系数U一起使用，以计算时间常数τau=

然后使用该时间常数和上一页集中电容模型的理论解来预测温度和热流。绘制这些预测值和测量曲线，并进行比较。附上三个曲线图（预测和测量温度、预测和测量热通量以及传递系数U）。

1.发现总传递系数随时间的变化有多大？

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2.为什么U的值实际上不是常数？

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3.基于计算的时间常数和初始温差的预测温度曲线与测量曲线的匹配程度如何？

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4.基于时间常数、平均传热系数和初始温差的预测热流曲线与实验值的匹配程度如何？

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5.在测试期间，金属件感觉如何，随时间变化？

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5.用手指感觉翅片上的温度分布。它符合你的期望吗？