[發(fā)明專利]基于瞬態(tài)雙熱線法測(cè)量液體導(dǎo)熱系數(shù)的裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310063786.7
• 申請(qǐng)日: 2013-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103175862A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何志霞;邵壯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于瞬態(tài)雙熱線法測(cè)量液體導(dǎo)熱系數(shù)的裝置。

背景技術(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)是液體的一個(gè)重要輸運(yùn)性質(zhì)，是反映介質(zhì)換熱能力的主要參數(shù)，在傳熱設(shè)計(jì)中是不可缺少的。目前，導(dǎo)熱系數(shù)的理論研究尚未進(jìn)入實(shí)用階段，而現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式又不能廣泛適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)需要，?所以液體的導(dǎo)熱系數(shù)主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。

由于測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)多以金屬銅棒為樣品，再加上液體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，基本屬于不良導(dǎo)熱體，其導(dǎo)熱系數(shù)很難測(cè)量。更重要的是，液體具有流體的性質(zhì)，在加熱時(shí)流體內(nèi)因溫差而形成的對(duì)流將使導(dǎo)熱系數(shù)的正確測(cè)量很難進(jìn)行。

當(dāng)今液體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法主要分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法，其中瞬態(tài)法又分為瞬態(tài)單熱線法和瞬態(tài)雙熱線法。穩(wěn)態(tài)法（CN200710076295）由于測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法很好地避免對(duì)流換熱對(duì)熱交換帶來(lái)的影響，測(cè)試精度不高。瞬態(tài)單熱線法在測(cè)試過(guò)程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生熱線端部散熱，對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大。瞬態(tài)雙熱線法可以成功避免上述兩種方法帶來(lái)的影響，提供相對(duì)精確的一維導(dǎo)熱環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量。

此外，根據(jù)熱波振動(dòng)頻率與溫度變化的關(guān)系同時(shí)確定液體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率等多個(gè)熱參數(shù)的裝置（CN200710064386）也有研究，但其裝置復(fù)雜性高，而且同樣存在測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法避免對(duì)流換熱影響測(cè)試結(jié)果的缺點(diǎn)。

瞬態(tài)雙熱線法是目前測(cè)量液體導(dǎo)熱系數(shù)最為普遍的方法。但是，以此原理為基礎(chǔ)的裝置（CN200920199015）由于不能保證熱線在熱導(dǎo)池中處于中心位置及鉑絲處于緊繃狀態(tài)，這將影響熱導(dǎo)池中溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)而使測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差。同時(shí)，此類裝置無(wú)法精確保證導(dǎo)熱池的恒溫環(huán)境，且將導(dǎo)熱池直接放置在恒溫水槽中，使得測(cè)試結(jié)果精確度較差，影響了裝置的可使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有裝置的不足，本發(fā)明提供了一種采用瞬態(tài)雙熱線液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：（1）采用瞬態(tài)法測(cè)量，通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制單元，每250毫秒采集一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，每個(gè)溫度點(diǎn)測(cè)試時(shí)間不超過(guò)3秒鐘，消除了自然對(duì)流對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；（2）利用兩根長(zhǎng)度分別為10厘米和5厘米，直徑為50微米的鉑絲作為雙熱線，通過(guò)雙熱線裝置減少單熱線裝置中產(chǎn)生的端部散熱對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；（3）由定心裝置等設(shè)計(jì)保證熱線在熱導(dǎo)池中處于中心位置及鉑絲處于緊繃狀態(tài)，進(jìn)而保障熱導(dǎo)池中溫度場(chǎng)的分布；（4）采用保溫桶以及直接與恒溫槽相連，精確實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)熱池的恒溫環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為：試驗(yàn)臺(tái)整體測(cè)試裝置示意圖

圖2為：保溫桶上端起密閉作用的壓緊軸示意

圖3為：玻璃管內(nèi)固定熱線位置的定心滑塊示意圖

具體實(shí)施方式

通過(guò)下列實(shí)施例可以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，實(shí)施例是為了說(shuō)明而非限制本發(fā)明的。本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員都能夠理解這些實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，可以對(duì)其做出適當(dāng)?shù)男薷暮蛥?shù)變換而不違背本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和偏離本發(fā)明的范圍。

施例1：

用玻璃管上端膠帽吸取5%的丙酮稀溶液，用來(lái)清洗焊接鉑絲及操作過(guò)程中留在鉑絲表面及玻璃管內(nèi)壁附著的污跡。相同方法吸入、壓出蒸餾水，同樣重復(fù)約20次，用來(lái)清洗上一步中殘留在熱絲及玻璃管內(nèi)壁面的丙酮溶液。將玻璃管放進(jìn)保溫桶中，調(diào)節(jié)水溫90℃，用來(lái)蒸發(fā)熱絲及玻璃管內(nèi)壁面的蒸餾水。控制水浴溫度至所需測(cè)試溫度，穩(wěn)定5分鐘。用橡皮小球在兩支玻璃試管中吸入醋酸，待溫度與水浴溫度平衡。通過(guò)虛擬負(fù)載電路電阻調(diào)整直流電流校準(zhǔn)儀供給電流為1毫安左右。接通12伏直流電，使1毫安電流從虛擬負(fù)載電路轉(zhuǎn)向測(cè)試電路。調(diào)節(jié)惠斯通電橋橋臂平衡，用臺(tái)式萬(wàn)用表電流檔調(diào)節(jié)電橋平衡。連接直流電源控制器和數(shù)據(jù)采集單元（連接數(shù)據(jù)采集模塊的相應(yīng)通道），采集數(shù)據(jù)，設(shè)定一秒鐘采集4次。采樣測(cè)試時(shí)間大約3秒鐘，試驗(yàn)用數(shù)據(jù)僅需要0.25—3秒鐘的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束后調(diào)整直流電流為2毫安，并調(diào)節(jié)好惠斯通電橋橋臂平衡，待下一次使用。測(cè)得醋酸導(dǎo)熱系數(shù)值為0.1589，文獻(xiàn)值為0.1571，相對(duì)誤差為1.15%。

施例2：