[實(shí)用新型]重力熱管傳熱性能試驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320311265.4
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN203287340U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明義;裴萬勝;陳武;賴遠(yuǎn)明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種傳熱性能試驗(yàn)測試裝置，尤其是一種重力熱管傳熱性能試驗(yàn)裝置?？捎行y量不同結(jié)構(gòu)、工質(zhì)、充液量和傾斜角度等工況條件下重力熱管的傳熱性能，為充分發(fā)揮重力熱管的工程效能提供試驗(yàn)基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)。

背景技術(shù)

熱管是一種高效的傳熱元件，其工作原理主要是利用自身內(nèi)部工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來實(shí)現(xiàn)熱量傳輸。熱管技術(shù)在空間探測、寒區(qū)工程、工業(yè)工程和醫(yī)療等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，例如已應(yīng)用于飛行器溫度控制、寒區(qū)凍土工程熱力穩(wěn)定性保護(hù)、換熱器等節(jié)能產(chǎn)品以及液氮熱管手術(shù)器等諸多方面。

重力熱管又稱兩相閉式熱虹吸管，是多年凍土區(qū)廣泛應(yīng)用的一種熱管，例如美國、加拿大、俄羅斯等凍土大國在其寒區(qū)工程建設(shè)中大量采用了該種熱管技術(shù)，用于保護(hù)凍土，確保工程的穩(wěn)定。而在中國的青藏鐵路、青藏公路等寒區(qū)重大道路工程建設(shè)與維護(hù)中，重力熱管也得到了更為廣泛的應(yīng)用，并且工程效果良好，因此該項(xiàng)技術(shù)也有望在未來的青藏高速公路建設(shè)中成為一種重要的凍土路基工程保護(hù)措施。由于重力熱管的造價相對較高，這就要求我們必須最大限度地發(fā)揮其工作效能，節(jié)省工程造價。?

很多因素諸如重力熱管的結(jié)構(gòu)、工質(zhì)、充液量、傾斜角度等都會影響其傳熱性能。而目前對于重力熱管在何種工況條件下工作性能最佳，仍存在很大的爭議。比如，寒區(qū)路基工程中有關(guān)重力熱管合理傾角的研究結(jié)果就有幾種：70°~90°、40°~80°以及25°~30°等（楊永平等，多年凍土區(qū)路基熱管合理傾斜角度的數(shù)值分析，中國鐵道學(xué)報，2006，27（3）：1-7）。為了綜合考慮諸多影響重力熱管工作狀態(tài)的因素，充分發(fā)揮其工作效能，更好地為工程需求服務(wù)，設(shè)計(jì)合理有效的重力熱管傳熱性能試驗(yàn)裝置是非常必要的。然而，目前對重力熱管傳熱性能的有效試驗(yàn)測試尚無簡單易行的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為提高多年凍土區(qū)重力熱管的傳熱性能，降低工程造價，本實(shí)用新型提供一種重力熱管傳熱性能試驗(yàn)裝置。該試驗(yàn)裝置通過冷浴獨(dú)立控制重力熱管冷凝段和蒸發(fā)段的溫度，可使重力熱管在0°~90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，調(diào)整傾斜角度，并采用尺寸控制裝置實(shí)現(xiàn)對不同管徑重力熱管的傳熱性能進(jìn)行測試。該試驗(yàn)裝置具有測試準(zhǔn)確，易于操作等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種重力熱管傳熱性能試驗(yàn)裝置，是由支架、帶剎式手搖絞車、提升架、鋼絞線、傾角儀、卡位、上控溫桶、下控溫桶、三角支架、密封法蘭、連接法蘭、導(dǎo)向桿、密封套、溫度傳感器、熱流傳感器、1＃冷浴、2＃冷浴、冷浴液、冷浴液接口、導(dǎo)液管、數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)組成。提升架與支架鉸接，支架上設(shè)有卡位，上控溫桶和下控溫桶固定卡位上。上控溫桶和下控溫桶均為圓柱形、或多面體形；其外端置有密封法蘭，內(nèi)端置有連接法蘭，之間用連接法蘭并通過導(dǎo)向桿連接，重力熱管通過三角支架固定在上控溫桶和下控溫桶中軸線上，并在連接法蘭與重力熱管之間設(shè)置密封套；傾角儀位于上控溫桶底部，居于提升架上，在上控溫桶和下控溫桶兩端均設(shè)有冷浴液接口，在上控溫桶和下控溫桶內(nèi)分別布有溫度傳感器和熱流傳感器，溫度傳感器布設(shè)于重力熱管表面及冷浴液中，熱流傳感器布設(shè)于重力熱管表面；在1＃冷浴和2＃冷浴內(nèi)盛有冷浴液，冷浴液可為酒精、或煤油、或氟利昂，通過導(dǎo)液管及冷浴液接口分別連接到上控溫桶和下控溫桶；上控溫桶和下控溫桶中的溫度傳感器和熱流傳感器分別通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器再通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)連接。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是：

1、??本實(shí)用新型采用的熱流傳感器為柔式，可對各種不同管徑的重力熱管傳熱性能進(jìn)行測試，該傳感器可緊密牢固的布設(shè)于重力熱管外壁，準(zhǔn)確測量重力熱管外表面的熱流變化，顯著提高了對重力熱管熱流的測量精度。

2、??本實(shí)用新型可在0°~90°范圍內(nèi)自由調(diào)整重力熱管的傾斜角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對不同傾斜角度下重力熱管傳熱性能的準(zhǔn)確測試。

3、??本實(shí)用新型通過更換連接法蘭的密封套來實(shí)現(xiàn)對不同管徑重力熱管傳熱性能的測量，簡單易行。

4、??本實(shí)用新型在上下控溫桶內(nèi)均采用冷浴液獨(dú)立循環(huán)流動的方式，實(shí)現(xiàn)對重力熱管冷凝段和蒸發(fā)段的獨(dú)立控溫，可進(jìn)行恒溫和變溫不同工況下重力熱管傳熱性能的測試。

5、??本實(shí)用新型還可對不同充液量、不同工質(zhì)類型等重力熱管的傳熱性能進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)對重力熱管的全方位優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而為熱管技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供技術(shù)支持。

6、??本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、測量準(zhǔn)確，對工作環(huán)境條件要求低、工作穩(wěn)定。

附圖說明

????圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

????圖2是圖1的俯視圖。

具體實(shí)施方式