[發明專利]一種硬質材料與流體之間傳熱過程的簡易測試裝置

無效

• 申請號: 201310020018.3
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103115939A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉光宇;薛安克;陳云;魯仁全;王建中
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 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: 杜軍

技術領域

本發明屬于傳熱材料性能研究技術領域，具體涉及一種硬質材料與流體之間傳熱過程的簡易測試裝置。

背景技術

考慮到導熱系數是材料的主要熱物理性質，多數儀器主要應用于如何測試某種材料的導熱系數。近幾十年來，測量材料導熱系數的方法有很多種，例如：熱線法、熱流法、保護熱流法、保護熱板法等，分測量穩態系數和動態系數兩種方式。這里，僅討論動態測試方法，熱線法最為普遍，熱線法是在塊狀樣品中插入一根熱線。測試時，在熱線上施加一個恒定的加熱功率，使其溫度上升。測量熱線本身或與熱線相隔一定距離的平板的溫度隨時間上升的關系。然而，沒有任何一種方法能夠適合于所有的應用領域，反之對于特定的應用場合，并非所有方法都能適用，需要選擇正確的測試方法。

本專利重點討論一類特殊的傳熱過程，即，當某硬質材料兩側的流體存在溫度梯度，如何測量硬質材料兩側流體之間的傳熱過程。此類傳熱過程非常普遍。例如，汽車駕駛室作為一個封閉的空間，由于門側板的雙層結構具有較好的隔熱性質，車窗起到主要的傳熱介質，車窗兩側的流體為氣體。通常，車窗兩側的氣體具有一定的梯度，在夏日，室外的高溫氣體的熱量會傳遞到車內，導致駕駛室內氣溫的提升，在冬天，駕駛室內高溫氣體會的熱量會逃逸，導致駕駛室內氣溫的降低，為了穩定車內氣溫，人們使用了空調，消耗了大量化石能源或電能。這時，就需要研究某種玻璃窗置于具有溫度差的氣體中的傳熱效果。

因為，硬質材料與兩側流體間兩類物質的耦合熱交換效果，涉及到熱傳導和對流兩類傳熱方式，多數測量材料導熱系數的儀器無法直接使用，所以，需要設計一種硬質材料與流體之間傳熱過程的簡易測試裝置。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種硬質材料與流體之間傳熱過程的簡易測試裝置，該裝置能夠快速地、準確地、實時地、連續地采集到傳熱數據，同時也具有重復性強、可比性強、實驗周期小的優點。

本發明包括數據記錄儀、數據傳輸線、模數轉換器、信號線、環形密封蓋、出氣管道、出氣管道接口、傳熱材料樣本、進氣管道、進氣管道接口、隔熱箱體、溫度傳感器。

環形密封蓋中間設置有傳熱材料樣本，且環形密封蓋上設置有對稱的進氣管道接口、出氣管道接口；進氣管道接口、出氣管道接口分別與進氣管道、出氣管道的一端相連接；隔熱箱體與環形密封蓋通過粘性膠體物質相連接，使得隔熱箱體、環形密封蓋與傳熱材料樣本共同形成一個密閉的空間，溫度傳感器設置于該密閉空間內，且溫度傳感器通過信號線與模數轉換器的一端相連接，模數轉換器的另一端通過數據傳輸線與數據記錄儀相連接。

所述的出氣管道和進氣管道取下后，出氣管道接口和進氣管道接口可閉合。

本發明的工作過程如下：

首先，將溫度傳感器密封在隔熱箱體、環形密封蓋與傳熱材料樣本形成的密閉空間內，使得溫度傳感器可測試到密閉空間內的氣溫。信號線將溫度傳感器測量到的電信號傳輸到模數轉換器，模數轉換器起到變送器的效果，將數字信號通過數據傳輸線傳送到數據記錄儀，從而記錄密閉空間內溫度的實時信號。若隔熱箱體、環形密封蓋與傳熱材料樣本形成的密閉空間與外界產生熱交換，由于隔熱箱體和環形密封蓋的絕熱功能，所以密閉空間內的熱量僅能通過傳熱材料樣本完成。

在檢測完畢后，打開出氣管道接口和進氣管道接口，將出氣管道、進氣管道分別與出氣管道接口、進氣管道接口連接；進氣管道通入常溫的氣體，并將密閉空間內的氣體從出氣管道排出。這樣，本發明裝置的氣溫設置到常態下。?

本發明有益效果如下：

（1）本發明實時地記錄傳熱材料在流體中的動態傳熱過程，具有信號不間斷、時效性強等優點；

（2）本發明采用固定密閉空間進行實驗，使得實驗結果更容易量化，實驗的可重復性和可比性強；

（3）本發明的溫度傳感器內置于密閉空間內使得測量數據更準確；

（4）本發明采用流體通入、通出管道將密閉空間內的流體與外界進行交換，可以迅速將密閉空間內的流體溫度重置在預定的范圍內，快速地恢復了實驗的準備狀態；

（5）本發明具有簡單實用的特點。

附圖說明

圖?1為本發明示意圖；

圖?2為本發明工作狀態示意圖；

圖?3為本發明重置狀態示意圖；

圖中，數據記錄儀1、數據傳輸線2、模數轉換器3、信號線4、環形密封蓋5、出氣管道6、出氣管道接口7、傳熱材料樣本8、進氣管道9、進氣管道接口10、隔熱箱體11、溫度傳感器12。

具體實施方式