[發(fā)明專利]一種覆冰導(dǎo)線冰柱表面局部換熱系數(shù)的測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610872116.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN106645276B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃新波;高華;朱永燦;鄭心心;崔運(yùn)濤;胡瀟文;周巖;李志文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 成丹

1.一種測(cè)量覆冰導(dǎo)線冰柱表面局部換熱系數(shù)的方法，其特征在于，采用覆冰導(dǎo)線冰柱表面局部換熱系數(shù)的測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)為：

包括控制器(1)，控制器(1)上分別連接有環(huán)境溫度濕度采集模塊(2)、看門狗模塊(3)、電源模塊(4)、通信模塊(5)、EEPROM模塊(6)、信號(hào)采集電路(7)，信號(hào)采集電路(7)與多通道溫度傳感器(8)連接，多通道溫度傳感器(8)的多個(gè)端子等間距的連接在冰柱表面纏繞的鋁絲上；控制器(1)上還連接有環(huán)境風(fēng)速風(fēng)向采集模塊(9)；

具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：搭建人工氣候室的覆冰條件，并對(duì)模擬導(dǎo)線進(jìn)行覆冰；

步驟2：計(jì)算步驟1的冰柱的換熱系數(shù)；

所述步驟2具體為：

步驟2.1：在冰柱的每個(gè)測(cè)量單元上纏繞鋁絲，然后將多通道溫度傳感器(8)的多個(gè)端子與鋁絲連接；

步驟2.2：將多通道溫度傳感器(8)與鋁絲連接好之后，等待一段時(shí)間到穩(wěn)定狀態(tài)，即直至冰柱表面與多通道溫度傳感器(8)的端子處于同一溫度狀態(tài)，計(jì)算冰柱表面的一個(gè)測(cè)量單元的溫度T_S，環(huán)境溫度為T，測(cè)量單元的直徑為D_i，其中，測(cè)量單元的序號(hào)i＝1,2,3...；

步驟2.3：建立關(guān)于冰柱表面溫度的方程，根據(jù)傳熱的基本原理分析，熱平衡過(guò)程表示為：

Q_J＝Q_c+Q_E+Q_S (1)

其中，Q_J為冰柱表面吸收的熱量：

Q_J＝C_mΔT＝C_m(T_S2-T_S1) (2)

C_m為冰的比熱容；T_S1為穩(wěn)定狀態(tài)下，t1時(shí)刻冰柱表面的溫度；T_S2為穩(wěn)定狀態(tài)下，t2時(shí)刻冰柱表面的溫度；

Q_c為冰柱表面對(duì)流換熱熱量損失表示為：

Q_c＝πD_ih(Ts-T) (3)

D_i為測(cè)量單元的直徑；h為換熱系數(shù)；T_S為冰柱表面的一個(gè)測(cè)量單元的溫度；T為環(huán)境溫度；

Q_S為輻射散熱表示為：

Q_S＝4σεT³(Ts-T) (4)

鋁絲的黑度ε＝0.4；玻爾茲曼常數(shù)σ＝5.67*10^-8W/m²K⁴；

Q_E為冰柱蒸發(fā)潛熱損失表示為：

Q_E＝hL_V[P_TS-P_T]/(C_aP) (5)

空氣壓力P取大氣壓為P＝1.01*10⁵pa；P_TS為冰柱溫度為T_S時(shí)的空氣飽和蒸汽壓力值；P_T為冰柱溫度為T時(shí)的空氣飽和蒸汽壓力值；C_a為空氣比熱容；L_V為冰柱溫度為T_S是冰柱表面的汽化潛熱；

將上述公式聯(lián)系整理得：

步驟3：將步驟2得到的換熱系數(shù)存儲(chǔ)在EEPROM模塊(6)并通過(guò)通信模塊(5)發(fā)送到監(jiān)控中心；

重復(fù)執(zhí)行步驟1-步驟3，直至把各種溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向條件組合的冰柱換熱系數(shù)均計(jì)算得到，將所有得到的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向及對(duì)應(yīng)的冰柱換熱系數(shù)生成一張表。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量覆冰導(dǎo)線冰柱表面局部換熱系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟1中人工氣候室中適宜輸電線路覆冰生長(zhǎng)的風(fēng)速為1～10m/s，環(huán)境溫度為-20～0℃，環(huán)境濕度為30％～45％；

對(duì)模擬導(dǎo)線進(jìn)行覆冰：用硬質(zhì)合金管模擬導(dǎo)線，在搭建的人工氣候室內(nèi)，在模擬導(dǎo)線上覆冰，模擬導(dǎo)線表面出現(xiàn)若干根冰柱。