[發明專利]測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810165714.6
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108279257A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 程向明
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G01N25/48
• 分類號: G01N25/48
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明提供一種測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的裝置，其包括，根據氣流流動方向從左向右依次包括：減小氣流從外界進入裝置后產生漩渦的進氣導風段、穩定從所述進氣導風段流出氣流的穩定氣流段、測量從所述穩定氣流段流出氣流質量流量的質量流量測量段、加熱從所述質量流量測量段流出氣流并測量加熱前后氣流溫度的溫度測量段及將從所述溫度測量段流出氣流平穩導出至外界的出氣導風段。本發明還提供了一種測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的方法。通過本發明提供的測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的裝置及方法不但實現了在準穩態下測量努塞爾數的目的，而且便于快速計算對流換熱系數、不使用蒸汽加熱、熱阻較小、換熱狀態穩定且測量精確。

技術領域

本發明涉及一種測量裝置及方法，特別涉及一種測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的裝置及方法。

背景技術

在傳熱學的教學和學習中，無量綱的準則數和準則關聯式是本科甚至研究生學習階段的重點和難點，努塞爾數(Nu數)是傳熱學中的無量綱準則數，物理意義為是表示對流換熱強烈程度的一個準數，又表示流體層流底層的導熱阻力與對流傳熱阻力的比。

在計算努塞爾數(Nu數)的過程中，需要計算對流換熱系數(α數)，而直接計算對流換熱系數十分麻煩并且誤差較大；而且現有技術中測量努塞爾數(Nu數)是采用蒸汽加熱空心肋片管簇，通過肋片管向空氣中散熱測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數(Nu數)，這種裝置及方法有以下缺點：1、很難達到準穩態，測量過程空氣換熱狀態不穩定；2、蒸汽加熱有一定的滯后性；3、空心肋片管加熱空氣時熱阻較大。因此采用蒸汽加熱空心肋片管簇的測量裝置及方法對流換熱系數(α數)影響因素過多，不易進行準確測量。

綜上所述，一種便于快速計算對流換熱系數、不使用蒸汽加熱、熱阻較小、換熱狀態穩定且測量精確的測量努塞爾數裝置及方法亟待開發。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種便于快速計算對流換熱系數、不使用蒸汽加熱、熱阻較小、換熱狀態穩定且測量精確的測量努塞爾數裝置。

本發明的目的還在于提供一種便于快速計算對流換熱系數、不使用蒸汽加熱、熱阻較小、換熱狀態穩定且測量精確的測量努塞爾數方法。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種測量強迫對流加熱棒簇努塞爾數的裝置根據氣流流動方向從左向右依次包括：減小氣流從外界進入裝置后產生漩渦的進氣導100、穩定從所述進氣導風段100流出氣流的穩定氣流段200、測量從所述穩定氣流段200流出氣流質量流量的質量流量測量段300、加熱從所述質量流量測量段300流出氣流并測量加熱前后氣流溫度的溫度測量段400及將從所述溫度測量段400流出氣流平穩導出至外界的出氣導風段500；

其中，迫使氣流在裝置內部快速流動的風機600設于所述進氣導風段進風處或所述出氣導風段出風處；所述進氣導風段100、所述穩定氣流段200、所述質量流量測量段300、所述溫度測量段400及所述出氣導風段500的長度比為1:3:4:3:2～1:8:10:8:6。

優選的，所述穩定氣流段200上設有一測量其內氣流溫度的穩定段溫度探頭201，所述穩定段溫度探頭201與穩定段溫度計電連接；所述質量流量測量段300上設有測量其內氣流壓力的壓力測量機構；所述溫度測量段400設有加熱其內氣流的加熱機構及測量其內氣流溫度的溫度測量機構；在所述穩定氣流段200、所述質量流量測量段300、所述溫度測量段400及所述出氣導風段500外壁均覆有絕熱材料。

優選的，所述進氣導風段100為喇叭漸縮流線型，進氣導風段出口處圓弧的切線與水平方向夾角為30～50°。