[發明專利]一種模擬超快冷試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201210411105.7
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103033430A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 李桂艷;趙寶純;時曉光;楊靜;黃磊;劉鳳蓮
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬超快冷試驗裝置，其特征在于，它由真空罐、U形槽、夾頭、卡具、噴嘴及其支架、儲氣罐、冷水箱、水泵組成，U形槽置于真空罐內，所述的夾頭由兩部分組成：楔形塊和與之相配套的砧頭，楔形塊夾緊砧頭位于U形槽內，并由卡具頂緊，所述的楔形塊開有3個相通的孔，其一安裝有電磁閥，其余兩孔外連接軟管，軟管的另一端通向真空罐的外部，分別與冷水箱的出水口與回水口相連，形成閉合回路，該閉合回路中的水的循環由水泵提供動力。

2.根據權利要求1所述一種模擬超快冷試驗裝置，其特征在于，所述的U形槽上安裝支架用于固定噴嘴，噴嘴連有軟管，軟管的另一端通向真空罐的外部，與冷水箱相接。

3.根據權利要求1所述一種模擬超快冷試驗裝置，其特征在于，冷卻噴嘴上下呈30~45度角分布，噴嘴為帶針孔的針狀。

4.根據權利要求1所述一種模擬超快冷試驗裝置，其特征在于，儲氣罐經軟管與電磁閥連接。

5.一種采用如權利要求1至4任意一項所述的一種模擬超快冷試驗裝置的試驗方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）將安裝于楔形塊上的電磁閥置于開啟狀態，進行抽真空操作，使楔形塊內孔與真空罐具有相同的真空度，此時楔形塊內的真空狀態可降低導熱能力，當真空度達到預期值時，關閉該電磁閥，使管路不會因為通水而發生泄漏；

2）編制及運行試驗程序，把試樣當做電阻通電加熱，由于楔形塊導熱能力較差，使試樣在軸向上的溫度差減小，試樣加熱保溫時溫度分布均勻；

3）熱變形結束后，快速將試樣冷卻到目標溫度前的一段時間，分別開啟水泵和控制儲氣罐氣體流動的氣體閥，使冷卻水在管路中運行以及冷卻氣體由儲氣罐流出，提前的具體時間和水泵、氣體閥開啟的先后順序，由連接的軟管的長短，水壓和氣壓決定；

4）關閉水泵和控制儲氣罐氣體流動的氣體閥。

6.根據權利要求5所述的一種模擬超快冷試驗裝置試驗方法，其特征在于，提前開啟水泵、氣體閥兩個時間段具體計算過程分別如下：

1）冷卻循環水管路水平部分和豎直長度分別為h，H，則根據伯努利原理，凡處于同一流線上的實際流體運動質點，其所具有的函數值都是相同的，則有

P+12ρv2+ρgH=C1---(1)]]>

其中，P為水的壓強，ρ為水的密度，v為水的流速，?C₁為常數，C₁根據流體運動的伯努利方程確定；

水在管路豎直部分和水平部分流動時間t₁和t₂分別由下式計算：

t₁=H/v???????????????????????????（2）

t₂=h/v????????????????????????????（3）

將公式（1）代入公式（2）、（3），可以得到冷卻循環水到達楔形塊的時間：

t=t1+t2=(H+2h)×ρ2(C1?P?ρgH)---(4)]]>

設水泵的啟動時間為t_b，則提前開啟水泵時間為：

ts1=t1+t2+tb=(H+2h)×ρ2(C1?P?ρgH)+tb---(5)]]>

2）由于壓縮空氣質量較小，設其流動管路的長度為l,?則有

P+12ρ0v02+ρ0gl=C0---(6)]]>

其中，P為空氣的壓強，ρ₀為壓縮空氣的密度，v₀為空氣的流速，?C₀為常數

壓縮空氣在管路流動時間t₀由下式計算：

t₀=l/v₀????????????????????????????（7）

（6）、（7）式聯立得：

t0=l/2×(C0?P?ρ0gl)ρ0---(8)]]>

設氣體閥的響應時間為t_d，則提前開啟氣體閥時間為：

ts2=l/2×(C0?P?ρ0gl)ρ0+td---(9)]]>

7.根據權利要求5所述的一種模擬超快冷試驗裝置試驗方法，其特征在于，

提前關閉水泵、氣體閥的時間具體計算過程分別如下：

設定水泵提前關閉時間為水泵啟動時間，即t_f1=t_b。

氣體閥提前關閉時間，按照如下公式計算：

tf2=l/2×2×(C0?P?ρ0gl)ρ0+td---(10)]]>