CN103527892B - 一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，属于热工测试技术的管道温度测量领域。本发明为了解决大管径管道截面上不均匀的速度分布和壁面效应，导致了截面上温度分布不均匀，无法准确测量管道内流体的截面平均温度的问题。本发明的用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器包括入口管、混合管、金属泡沫、出口管和铂电阻，混合管的一侧开有进口，混合管的另一侧开有出口，金属泡沫烧结于混合管内形成金属多孔骨架，所述入口管焊接在混合管的进口处，所述出口管焊接在混合管的出口处，所述铂电阻插入出口管内。本发明用于测量流体截面平均温度。

Description

一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器
技术领域
本发明涉及一种用于测量流体截面平均温度的混合器，具体涉及一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，属于热工测试技术的管道温度测量领域。
背景技术
在热能与动力工程测量领域，对于大管径管道(0.3厘米以上的管径)，由于截面上不均匀的速度分布和壁面效应，导致了截面上温度分布很不均匀，因此不易测量管道内流体的截面平均温度。为此，应该使加热或者冷却后的流体进行充分混合，这样才能测得比较准确的流体平均温度。
发明内容
本发明为了解决大管径管道截面上不均匀的速度分布和壁面效应，导致了截面上温度分布不均匀，无法准确测量管道内流体的截面平均温度的问题，进而提供一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器。
本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：
本发明所述一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器包括入口管、混合管、金属泡沫、出口管和铂电阻，所述混合管的一侧开有进口，混合管的另一侧开有出口，金属泡沫烧结于混合管内形成金属多孔骨架，所述入口管焊接在混合管的进口处，所述出口管焊接在混合管的出口处，所述铂电阻插入出口管内。
优选的：所述铂电阻与出口管同轴设置。如此设置，测量精度更高。
优选的：所述一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器还包括绝热材料，所述混合管的壁面上包裹有绝热材料。如此设置，为尽量减小混合器对流体整体温度的影响，在混合器壁面采取绝热保护，防止热量散失或热量进入。
优选的：所述绝热材料为泡沫石棉、玻璃棉、硅酸铝纤维绝热材料、聚乙烯泡沫保温棉或酚醛泡沫保温棉。
优选的：所述混合管的长度为0.5厘米至10厘米之间，该长度依据测温管的直径确定。
优选的：所述出口管的长度为1厘米至20厘米之间。
优选的：所述铂电阻的测量端到混合管的出口的距离为0.2厘米至2厘米之间。
优选的：所述金属泡沫的孔隙率为0.85至0.99之间，孔密度为5PPI至150PPI之间(PPI为单位英寸长度上的孔胞的个数)。
优选的：所述金属泡沫的材料为铜泡沫、铝泡沫或镍泡沫。
优选的：所述混合管的长度为0.5厘米至10厘米之间，该长度依据测温管的直径确定，出口管的长度为1厘米至20厘米之间，铂电阻的测量端到混合管的出口的距离为0.2厘米至2厘米之间，所述金属泡沫的孔隙率为0.85至0.99之间，孔密度为5PPI至150PPI之间(PPI为单位英寸长度上的孔胞的个数)。如此设置，测量精度达到±0.1K。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明的用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器中由于金属泡沫内流动阻力较大，因此中间的混合管的长度不宜过长，金属泡沫的孔隙率不宜过小，孔密度不宜过大。金属泡沫的孔隙率、孔密度、泡沫材料和泡沫尺寸等都是可调的，因此本发明申请具有很强的可设计性。
金属泡沫具有很强的流体混合能力，可以使得流体壁面处速度梯度变大进而使得速度更加均匀，根据场协同理论，这种壁面处速度梯度很大的速度场对应的温度场也非常均匀，结合金属泡沫的高比表面积和高导热系数的优点，其内部温度场的均匀度必然非常好。因此，在对管道截面平均温度进行测量时，采用本发明的混合器对流体进行混合测得的流体温度的精度较高。
附图说明
图1是一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器的结构图。
图中：1-入口管，2-混合管，3-金属泡沫，4-绝热材料，5-出口管，6-铂电阻。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
具体实施方式一：参见图1，本实施方式的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器包括入口管1、混合管2、金属泡沫3、出口管5和铂电阻6，所述混合管2的一侧开有进口，混合管2的另一侧开有出口，金属泡沫3烧结于混合管2内形成金属多孔骨架，所述入口管1焊接在混合管2的进口处，所述出口管5焊接在混合管2的出口处，所述铂电阻6插入出口管5内。
进一步：所述铂电阻6与出口管5同轴设置。如此设置，测量精度更高。
进一步：所述一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器还包括绝热材料4，所述混合管2的壁面上包裹有绝热材料4。如此设置，为尽量减小混合器对流体整体温度的影响，在混合器壁面采取绝热保护，防止热量散失或热量进入。
进一步：所述绝热材料4为泡沫石棉、玻璃棉、硅酸铝纤维绝热材料、聚乙烯泡沫保温棉或酚醛泡沫保温棉。
进一步：所述金属泡沫3的材料为铜泡沫、铝泡沫或镍泡沫。
进一步：所述混合管2的长度为0.5厘米至10厘米之间，该长度依据测温管的直径确定，出口管5的长度为1厘米至20厘米之间，铂电阻6的测量端到混合管2的出口的距离为0.2厘米至2厘米之间，所述金属泡沫3的孔隙率为0.85至0.99之间，孔密度为5PPI至150PPI之间(PPI为单位英寸长度上的孔胞的个数)。如此设置，测量精度达到±0.1K。
工作原理：截面温度均匀性较差的待测温流体经入口管1进入烧结金属泡沫3的混合管2，流体流出混合管2时温度已经很均匀，图1中示意性的给出了流体的流动方向，混合管2的壁面外包裹一层绝热材料4，采用位于出口管5中心位置的铂电阻6测量流体温度。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器包括入口管(1)、混合管(2)、金属泡沫(3)、出口管(5)和铂电阻(6)，所述混合管(2)的一侧开有进口，混合管(2)的另一侧开有出口，金属泡沫(3)烧结于混合管(2)内形成金属多孔骨架，所述入口管(1)焊接在混合管(2)的进口处，入口管(1)、混合管(2)、出口管(5)三者构成中间粗两头细的结构，所述出口管(5)焊接在混合管(2)的出口处，所述铂电阻(6)插入出口管(5)内。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述铂电阻(6)与出口管(5)同轴设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器还包括绝热材料(4)，所述混合管(2)的壁面上包裹有绝热材料(4)。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述绝热材料(4)为泡沫石棉、玻璃棉、硅酸铝纤维绝热材料、聚乙烯泡沫保温棉或酚醛泡沫保温棉。
5.根据权利要求4所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述混合管(2)的长度为0.5厘米至10厘米之间。
6.根据权利要求5所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述出口管(5)的长度为1厘米至20厘米之间。
7.根据权利要求6所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述铂电阻(6)的测量端到混合管(2)的出口的距离为0.2厘米至2厘米之间。
8.根据权利要求7所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述金属泡沫(3)的孔隙率为0.85至0.99之间，孔密度为5PPI至150PPI之间。
9.根据权利要求8所述的一种用于测量流体截面平均温度的金属泡沫混合器，其特征在于：所述金属泡沫(3)的材料为铜泡沫、铝泡沫或镍泡沫。
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