[发明专利]一种测量建筑外表面对流换热系数的方法

说明书

一种测量建筑外表面对流换热系数的方法，属于系数的测定技术领域。本发明以萘升华热质比拟实验为基础的建筑外表面对流换热系数测量方法，同时设计出一套相应的测量设备，可通过测量萘的升华速率求得一定条件下萘的传质系数，再由传热与传质之间的类比关系得到该条件下的对流换热系数。此方法操作简便，结果准确。

技术领域

本发明属于建筑传热研究技术领域。具体说是一种测量建筑外表面对流换热系数的方法，这种方法以热质比拟理论为基础，测量过程简单方便，测量设备轻便可靠，测量结果有很高的准确性。

背景技术

测量对流换热系数是确定建筑能耗过程中不可缺少的一部分，它的大小与流体和换热表面的物性状态和几何排布等诸多因素有关。由于对流换热系数影响因素众多，变量控制困难，实验过程和数据处理相当繁琐，它的测量在工程中一直存在问题。

建筑领域目前传统采用的实测方法为热平衡法，这种方法原理简单，但需要用到较多的实验仪器，如热流计、太阳辐射计，长波辐射计、温度传感器等，每种仪器在测量与读数时都会产生一定误差，各仪器的误差叠加之后可能会使最终结果偏差较大，同时操作复杂，并且目前测量仪器中所使用的热流计灵敏度都较低，不适用于室外环境复杂多变的场合。所以研究一种新的对流换热系数测量方法，在建筑领域具有极大的发展价值。

对流换热系数的测量对研究建筑围护结构热工性能具有十分重要的意义，它的大小与流体和换热表面的物性状态和几何排布等诸多因素有关。由于对流换热系数影响因素众多，变量控制困难，实验过程和数据处理相当繁琐，它的测量一直是工程中的难点。目前建筑领域广泛采用热平衡法测量建筑外表面对流换热系数，但是这种方法操作困难、精度有限，且不适用于室外环境复杂多变的场合。本发明提出一种以萘升华热质比拟实验为基础的建筑外表面对流换热系数测量方法，同时设计出一套相应的测量设备，可通过测量萘的升华速率求得一定条件下萘的传质系数，再由传热与传质之间的类比关系得到该条件下的对流换热系数。此方法操作简便，结果准确。

发明内容

本发明基于萘升华热质比拟实验设计出一种对流换热系数的测量方法以及和其相配套的测量设备，目的在于测量建筑外表面的对流换热系数，解决建筑领域传热问题研究的难点。这种方法使用设备较少，简单可行，即使在复杂多变的室外环境下，测量结果也较为准确。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种测量建筑外表面对流换热系数的方法，其特征在于，采用设备主要包括：萘试件、测试元件和数据采集仪，测试元件包括压力传感器、温度传感器、热电偶；压力传感器、温度传感器、热电偶，测试元件分别和数据采集仪，通过压力传感器获得萘试件的质量变化δ_m，通过温度传感器获得空气温度T_a，由空气温度T_a查得空气导热系数λ和空气热扩散系数α，通过热电偶测得萘表面温度T_s，由萘表面温度T_s查得萘表面饱和蒸汽压P_V,s，测量方法包括以下步骤：将测试元件、装有萘试件的盒固定于待测量测量建筑外表面上，连接上述测试元件和数据采集仪，取下萘试件盒盖；测量萘试件的质量变化δ_m、空气温度T_a、萘表面温度T_s，根据以下公式计算对流换热系数h：

其中，λ——空气导热系数，W/(m·K)；

α——空气热扩散系数，m²/s；

T_a——萘盒的称重时间间隔时间内空气平均温度，K；

δm——萘盒中的萘单位面积升华量，kg/m²；

δt——萘盒的称重时间间隔，s；

T_s——萘盒的称重时间间隔时间内萘表面平均温度，K；