[發明專利]一種表面傳熱系數的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201210490452.3
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102998333A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 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

1.一種流體表面傳熱系數測量裝置，其特征在于：它包括一個以上流體表面傳熱系數感受裝置（1）、一個以上非介入式熱敏體溫度監測器（2）、熱電偶（4）和數據處理器（5）；每個所述流體表面傳熱系數感受裝置（1）包括紅外加熱器（11）、置于所述紅外加熱器（11）的光路上的熱敏體（12）和用于支撐所述熱敏體（12）的絕熱支座（13），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；所述熱電偶（4）、各所述紅外加熱器（11）、各非介入式熱敏體溫度監測器（2）的信號輸出端分別與所述數據處理器（5）電連接。

2.根據權利要求1所述的流體表面傳熱系數測量裝置，其特征在于：還包括計時器（3），所述計時器（3）與所述數據處理器（5）電連接。

3.根據權利要求1或2所述的流體表面傳熱系數測量裝置，其特征在于：所述熱電偶（4）、各所述熱敏體（12）和用于支撐所述熱敏體的絕熱支座（13）均置于流體空間（6）內。

4.根據權利要求2或3所述的流體表面傳熱系數測量裝置，其特征在于：所述流體空間（6）的壁上設有光學窗口（7），所述光學窗口（7）位于各紅外加熱器（11）的光路和各所述熱敏體（12）因熱原因釋放的光路上。

5.一種使用權利要求1或2的裝置進行流體表面傳熱系數測量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟（a）：將所述熱敏體（12）和熱電偶（4）置于流體內；

步驟（b）：首先利用熱電偶（4）測量流體的溫度t_∞，而后利用所述紅外加熱器（11）對熱敏體（12）進行加熱，使熱敏體（12）的溫度高于流體的溫度t_∞；在停止對熱敏體（12）加熱的同時，非介入式熱敏體溫度監測器（2）開始工作，同時開始計時，并記錄此時刻熱敏體（12）的溫度t₀；待經過一時間間隔τ后，非介入式熱敏體溫度監測器（2）停止工作，同時停止計時，并記錄此時刻熱敏體（12）的溫度t；數據處理器（5）利用以下公式（Ⅰ）計算流體的表面傳熱系數h：

h=-ln(t-t∞t0-t∞)×ρcV/Aτ---(I)]]>

其中，V表示熱敏體的體積，A表示熱敏體的表面積，λ表示熱敏體的導熱系數，c表示熱敏體的比熱容，ρ表示熱敏體的密度；

步驟（c）：數據處理器（5）校核所得到的流體的表面傳熱系數h是否滿足以下公式（Ⅱ）：

hV/Aλ≤0.1????（Ⅱ）

式（Ⅱ）中，h表示流體的表面傳熱系數，V表示熱敏體的體積，A表示熱敏體的表面積，λ表示熱敏體的導熱系數；

如果不滿足公式（Ⅱ），則選取具有更小體積和/或更高導熱系數的熱敏體，重復步驟（a）至（c），直至所得到的流體的表面傳熱系數h滿足公式（Ⅱ）。