本科毕业设计说明书（论文）
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阀门：通过改变阀门的开度，改变热媒体水的流量，以满足不同实验工况要求。 热电偶：相变材料封装在不锈钢球体内，无法使用膨胀式温度计测量其温度，T型热电偶布置灵活适用于本实验，且其测量精度高误差小。
图5.5热电偶的布置（1-1截面）
注：黑点表示热电偶，其它层与此层布置相同
5.3.4 实验步骤
（1）将温度传感器、数据采集仪以及计算机三者正确连接起来，设定数据采集仪的有关参数，数据采集系统开始工作，全程观测相变材料和热媒体水的温度值。
（2）对系统的水加热为蓄热材料的相变温度T0。
（3）注意观察相变材料的温度，当其温度值达到T0时，关闭蓄热器的进、出口阀门，继续对恒温水箱中的热媒体水加热，加热至蓄热工况时的进水水温T1。
（4）开启进出蓄热器的阀门，蓄热器开始蓄热。记录热媒体的流量Q1。 （5）待蓄热完毕即相变材料温度达到T1时，再次关闭进出蓄热器的阀门，开启风机盘管，向恒温水箱注入自来水同时打开恒温水箱的泄水阀，以便迅速降低水温，直至水温低于放热工况时的进水水温T2时，关闭泄水阀，启动电加热器，将水箱和管路中的水温加热至放热工况时的进水水温T2。
（6）开启蓄热器的进出口阀门，蓄热器开始放热。记录热媒的流量Q2
（7）放热完毕即相变材料温度达到T2时，中止系统运行，实验数据存盘，切断电源，整理实验设备。
（8）对实验结果进行分析，并与数值模拟计算结果进行比较。
改变系统运行工况，单独改变T1、Q1和T2、Q2或同时改变两变量，或改变蓄热器空隙率重复上述实验步骤。
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5.3.5 实验数据的记录
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由于实验设备中采用了数据采集仪，因此本实验数据记录非常方便。所需记录的实验数据如以下列表所示
（1）蓄热器蓄热过程当热媒体水温度T1=＿℃，流量Q1=＿m3/s，记录间隔时间为＿s，蓄热球体为＿个时数据记录如下：
表5.1蓄热过程第＿层相变材料温度
温度℃ 时刻
1
2
3
4
测温点位置 5
6
7
8
9
10
表5.2对应时刻蓄热器出口热媒体温度
时刻
热媒体温度℃
（2）放热过程当热媒体水温度T2=＿℃，流量Q2=＿m3/s时，记录时间间隔为＿s，蓄热球体为＿个时，数据记录如下
表5.3放热过程第＿层相变材料温度
温度℃ 时刻
1
2
3
4
测温点位置 5
6
7
8
9
10
5.4表对应时刻蓄热器出口热媒体温度
时刻
热媒体温度℃
思考题：
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（2）比较不同测温点的蓄放热曲线，分析其产生不同的原因
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（1）对所得的蓄放热曲线同数值模拟的结果进行比较，分析其产生差异的原因
（3）当Q1=Q2，蓄热器蓄热时热媒体温度为T1，相变材料为T0，蓄热器放热时热媒体温度T2= T0时，比较蓄热器的蓄、放时间是否相同，分析其不同的原因。 5.3.6 实验误差分析
测量值与真实值之差称为误差，凡是测量和实验，就一定有误差伴随，这是绝对的，不可避免的，测量实验水平的不断提高，也只能是使误差逐渐减小，而不可能使误差为零。在科学研究工作中要经常研究和改进实验方法和测量方法，才能得到更为准确的实验结果，以期得到更接近于客观真实值的实验结果。误差的来源，主要有以下几个方面：
（1）设备仪表误差：包括所使用的仪器、器件、引线、传感器及提供检定用的标准器等，均可引入误差；
（2）环境误差：周围环境的温度、湿度、压力、振动及各种可能干扰测量的因素，均能使测量值发生变化，使测量失准，产生误差；
（3）人员误差：测量人员分辨能力、测量经验和习惯，都会影响测量误差的大小； （4）方法误差：研究与实验方法引起的误差。如实验设计不合理、经验公式形式的选择不当及运算过程中过多的舍入而积累的误差等，都会导致最终结果的误差变大。此外，测量过程中，被测对象本身的随机而微小的变化，一般也按误差考虑。
（5）动态误差：在测量迅变量时由于仪器指示系统的自振频率、阻尼以及被测迅变量之间的关系而产生的振幅和相位误差。
误差按照其不同的性质，可以将误差分为三类：
（1）过失误差：过失误差是一种显然与事实不符的误差。这通常是由于测量人员疏忽粗枝大叶、过度疲劳或操作不正确等引起的，例如读错刻度值、记录或运算错误等，此类误差无规则可循，只要多方注意，细心操作，过失误差就可以避免。包含过失误差的测量结果是不能采用的。
（2）系统误差：在测量过程中，出现某些规律性的以及影响程度由确定的因素所引起的误差，称为系统误差。由于可以确知这些因素的出现规律，从而可以对它们进行控制，或者根据它们的影响结果加以修正，因此在测量中有可能消除系统误差。正确的测量结果中不应包含系统误差。
（3）随机误差：随机误差是由许多未知的或微小的因素综合影响得结果。这些因
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素出现与否以及它们的影响程度都是难以确定的。随机误差在数值上有时大、有时小、有时正、有时负、其产生的原因一般不祥，所以无法在测量过程中加以控制和排除，即随机误差必然存在于测量结果之中，但在等精度（同一仪器、按同一方法、由同一观测者进行测量）条件下，对同一测量参数作多次测量，若测量次数足够多，则可以发现随机误差完全服从统计规律。误差的大小以及正负误差的出现，完全有概率决定，没有理由认为误差偏向一方比偏向另一方更为可能。因此，误差与测量的次数有关，随测量的次数的增加，随机误差的算术平均值将逐渐接近于零。因此，多次测量结果的算术平均值将更接近于真值。
在我们进行的蓄放热实验中，实验误差同样不可避免，因此我们在实验过程中，尽可能地做到减小实验误差，提高实验数据的准确性。对于过失误差，我们可以通过细致的工作很好的避免它。而系统误差、随机误差是无法消除的。在实验筹备过程中，我们对热电偶等进行了严格的标定，这在很大程度上减小了设备仪器误差；实验环境变化很小，时间跨度不很长，所以可以认为环境误差影响很小；对于人员误差，我们实验操作人员少而固定，同时，对同一种实验工况进行了反复实验，因此，随机误差也很小；对于方法误差，应十分注意，尤其对于初次进行某一实验的时候。在蓄热器蓄放热实验中我们需要测试的是相变材料和热媒体的温度。热媒体温度在蓄热器进出口分别布置铂电阻，这不会产生方法误差。但对相变材料的温度测试却存在方法误差，相变材料密封在不锈钢球体，只能将热电偶布置在球体的表面，为尽可能的减小误差热电偶与球体表面
用等温线接触式连接，并在球体表面不同位置布置了热电偶。 5.3.5 蓄热器效率计算
蓄热器内的热量包括相变材料的热量QPCM和水的热量Q水的总和。相变材料的热量分为潜热量QPCMQ和显热量QPCMX两部分，总热量Q为：
Q=QPCM+Q水 （5.1） QPCM=QPCMQ+QPCMX （5.2） Q= QPCMQ+QPCMX+ Q水 （5.3）
蓄热器的蓄热效率η为：
η=Q放/Q蓄 （5.4）
式中 Q放—放热过程的放热量，kJ；
Q蓄—蓄热过程的蓄热量，kJ；