[實用新型]表面傳熱系數的測量裝置

有效

• 申請號: 201220635494.7
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN202947983U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 董若凌;施紅輝;陳偉;張曉東;沈偉杰;劉嵐菲;謝凱
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本實用新型涉及表面傳熱系數測試技術，尤其是涉及一種可實現流體的無介入式表面傳熱系數測量裝置。

背景技術

自然界和工程中，因流體宏觀運動造成內部冷、熱組成相互摻混，從而產生熱量傳遞的現象稱為對流。對流傳熱有著重要的實際應用和理論背景，涉及地球物理、能源利用、工業安全等諸多領域。表面傳熱系數是表征對流傳熱效果的重要參數之一。現有表面傳熱系數的獲得大致有分析法、實驗法、比擬法和數值法，其中實驗法獲得較廣泛的應用。不過，實驗法往往需要相似理論的指導，最終獲得的是與表面傳熱系數相關的特征數，實際計算時還需要預知流體的導熱系數，所得結果的誤差常常可達±20%，甚至±25%。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種測量精度得到提高的表面傳熱系數測量裝置及方法。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：本實用新型流體表面傳熱系數測量裝置包括一個以上流體表面傳熱系數感受裝置、一個以上非介入式熱敏體溫度監測器、熱電偶和數據處理器；每個所述流體表面傳熱系數感受裝置包括紅外加熱器、置于所述紅外加熱器的光路上的熱敏體和用于支撐所述熱敏體的絕熱支座，每個非介入式熱敏體溫度監測器一一對應地置于相應的熱敏體的最大紅外波段光散射區域內；所述熱電偶、各所述紅外加熱器、各非介入式熱敏體溫度監測器的信號輸出端分別與所述數據處理器電連接。

進一步地，本實用新型還包括計時器，所述計時器與所述數據處理器電連接。

進一步地，本實用新型所述熱電偶、各所述熱敏體和用于支撐所述熱敏體的絕熱支座均置于流體空間內。

進一步地，本實用新型所述流體空間的壁上設有光學窗口，所述光學窗口位于各紅外加熱器的光路和各所述熱敏體因熱原因釋放的光路上。

與現有技術相比，本實用新型的優點是：在所需測量表面傳熱系數的流體系統外，設置非介入式的熱敏體溫度監測器和紅外加熱器，利用紅外光可透射流體介質并傳熱的特性，首先加熱流體系統內預置之熱敏體至一定溫度，待穩定后，停止加熱，此時，熱敏體溫度的改變將依賴其自身的導熱和外部流體的對流傳熱，借助熱敏體溫度監測器接收熱敏體釋放的紅外波段光線，記錄此過程溫度變化，并用計時器記錄時長，熱電偶記錄流體未受測量元件干擾部分的溫度，獲得熱敏體因流體對流而發生的熱量變化信息，從而得到對應流體的表面傳熱系數值。本實用新型結構合理，測量便捷，組成元件對流體的干擾少，可一定程度提高現有技術的測量精度。

附圖說明

圖1是本實用新型表面傳熱系數測量裝置的結構示意圖；

圖中：1、流體表面傳熱系數感受裝置，2、非介入式熱敏體溫度監測器，3、計時器，4、熱電偶，5、數據處理器，6、流體空間，7、光學窗口，11、紅外加熱器，12、熱敏體，13、絕熱支座。

具體實施方式

圖1所示為本實用新型一種表面傳熱系數測量裝置的結構示意圖。其中，本實用新型表面傳熱系數測量裝置主要包括流體表面傳熱系數感受裝置1、非介入式熱敏體溫度監測器2、計時器3、熱電偶4和數據處理器5。

流體表面傳熱系數感受裝置1至少有一個，所需使用的流體表面傳熱系數感受裝置的具體數量可根據測量空間和對流體表面傳熱系數變化考察的范圍而定，流體表面傳熱系數感受裝置1的數量越多則對于測量空間表面傳熱系數變化的考察范圍越大。一般，每個流體表面傳熱系數感受裝置1包括紅外加熱器11、置于該紅外加熱器的光路上的熱敏體12和用于支撐熱敏體12的絕熱支座13。各流體表面傳熱系數感受裝置1之間的間距可根據所需表面傳熱系數的精度確定，間距越小，則所測表面傳熱系數越接近真實值。熱敏體12是指由導熱系數較大材料制成，同時具有較小幾何尺寸的規則形狀物體，例如可以是球形或圓柱形。

非介入式熱敏體溫度監測器2為一個以上，每個非介入式熱敏體溫度監測器2對應一個熱敏體12，并且，每個非介入式熱敏體溫度監測器2一一對應地置于相應的熱敏體12的最大紅外波段光散射區域內。

各非介入式熱敏體溫度監測器2的信號輸出端分別與數據處理器5的輸入端電連接。各熱電偶4、各紅外加熱器11也分別與數據處理器5電連接。非介入式熱敏體溫度監測器2是不與所測流體直接接觸的溫度測量設備，例如可以是Flir?A320紅外熱像儀或紅外溫度計。數據處理器5用于收集測試數據并進行計算，例如可以是Agilent?34970A數據采集儀。