[發(fā)明專利]空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910293764.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN109916952A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董天寶;韋興文;溫茂萍;甘海嘯;王文龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 郭會(huì)

1.一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，由被測(cè)組件及測(cè)量組件構(gòu)成；所述被測(cè)組件由兩個(gè)空心半球狀殼體構(gòu)成，所述兩個(gè)空心半球狀殼體相互扣合構(gòu)成空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)，且在兩個(gè)空心半球狀殼體的扣合面上開設(shè)有出線槽；

所述測(cè)量組件包括空心球殼內(nèi)熱源、直流穩(wěn)壓電源和測(cè)溫裝置，空心球殼內(nèi)熱源表面設(shè)有出線孔，在空心球殼內(nèi)熱源內(nèi)表面開設(shè)有布線槽，布線槽內(nèi)布設(shè)有電加熱絲，電加熱絲的兩端從空心球殼內(nèi)熱源的出線孔引出，且分別與直流穩(wěn)壓電源的正極接線端、負(fù)極接線端相連；所述測(cè)溫裝置用于測(cè)量被測(cè)組件的表面溫度；

其中，所述空心球殼內(nèi)熱源的外徑尺寸不大于空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑尺寸，且空心球殼內(nèi)熱源的出線孔與空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)的出線槽相對(duì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)溫裝置由若干均勻布設(shè)于被測(cè)組件外表面的測(cè)溫單元構(gòu)成，一個(gè)測(cè)溫單元由一個(gè)熱電偶傳感器及一個(gè)銅箔基底構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)溫單元的數(shù)量不少于8個(gè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述空心球殼內(nèi)熱源由兩個(gè)空心半球組件扣合而成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述空心球殼內(nèi)熱源由銅制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱絲為雙線纏繞，且電加熱絲的直徑為1.5mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述布線槽呈螺旋形設(shè)置于空心球殼內(nèi)熱源內(nèi)表面，或所述空心球殼內(nèi)熱源內(nèi)表面設(shè)有一個(gè)連通槽及多個(gè)圓環(huán)形布線槽，各布線槽通過連通槽連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)包覆于空心球殼內(nèi)熱源表面，且空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面涂覆有導(dǎo)熱硅脂。

9.一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，由權(quán)利要求1至8中任一所述的一種空心圓球構(gòu)型的表面對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟：

A.將空心球殼內(nèi)熱源放置于空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中，且將空心球殼內(nèi)熱源的電加熱絲的引出線從空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)的出線槽引出；

B.打開直流穩(wěn)壓電源，為空心球殼內(nèi)熱源提供加熱功率；

C.通過空心球殼內(nèi)熱源持續(xù)對(duì)空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，并通過測(cè)溫裝置測(cè)量被測(cè)組件的表面溫度T_S；同時(shí)，獲取環(huán)境溫度T_∞；

D.通過表面對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算被測(cè)組件的表面對(duì)流換熱系數(shù)h；其中，根據(jù)牛頓冷卻定律，表面對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算公式為：

P為通過空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)表面的熱功率，單位：W，A為被測(cè)組件的外表面積，單位：m²，T_S為表面溫度，單位：℃，T_∞為環(huán)境溫度，單位：℃；

其中，通過空心球殼待測(cè)結(jié)構(gòu)表面的熱功率P的計(jì)算公式為：P＝I²·R_eff，I為直流穩(wěn)壓電源提供的電流大小，單位：A，R_eff代表電加熱絲的加熱電阻，單位：Ω。