CN105043597B - 一种径向一维导热的高温热流计 - Google Patents

Abstract

一种径向一维导热的高温热流计，属于热工检测技术领域。该热流计包括导热部件、热端热电偶、冷端热电偶、热电偶保护管、冷却介质进口和冷却介质出口以及绝热部件；绝热部件布置在导热部件后端，热端热电偶设置在导热部件的中心位置，冷端热电偶布置在热端热电偶的外围；两块隔板将热流计外壳内部分为进口流道和出口流道，导热部件四周与热流计外壳之间形成环形流道。本发明在导热部件前端形成环形冷却，避免了热流计侧面吸热对于热流测量精度的影响；同时采用隔板代替传统的套管结构，可更好的利用热流计内部空间；在绝热部件上开有通孔，方便热电偶走线，避免了深孔对导热部件导热特性的影响，从而提高了热流计的测量精度。

Description

一种径向一维导热的高温热流计

技术领域

本发明涉及一种高温热流计，特别涉及一种径向导热的高温热流计，属于热工检测技术领域。

背景技术

在高温设备中，热流密度是设备运行状况的一个重要参数。包括设备的检修与改进、校验计算结果等方面都需要热流密度分析。在热流计的设计中，如何提高热流计测量精度，避免制作、使用时产生的误差是需要解决的重要问题。

目前已有热流计主要采用的是在导热部件中打孔，将热电偶埋入的技术方案。但在实际运行中，特别是细小孔径的热流测量中，类似设计方案难以保证热电偶和导热部件的紧密接触，同时由于热流计前端接受热流面积过小，热流计的侧面积在测量中也会吸收热量，对于测量结果会造成较大相对误差。

发明内容

为了解决轴向导热热流计测量精度差，热电偶布置困难的问题，本发明提出一种径向一维导热的高温热流计。

本发明的技术方案如下：

一种径向一维导热的高温热流计，该热流计包括导热部件、至少一个热端热电偶、至少一个冷端热电偶、热电偶保护管、热流计外壳以及设置在外壳上的冷却介质进口和冷却介质出口,其特征在于：该热流计还包括绝热部件，所述绝热部件布置在导热部件后端，紧挨导热部件；热端热电偶设置在导热部件的中心位置，冷端热电偶布置在热端热电偶的外围；在热流计外壳内布置两块隔板，该两块隔板与热流计的中心轴线位于同一平面内，并将热流计外壳内部分为进口流道和出口流道；隔板前端与绝热部件前端齐平，导热部件四周与热流计外壳之间形成环形流道，冷却介质经进口流道沿导热部件四周的环形流道流入出口流道。

优选地，多个冷端热电偶沿周向等半径布置在热端热电偶的外围，或沿同一半径等间距布置在热端热电偶的外围。

优选地，所述导热部件上开有布置热电偶的槽道，在绝热部件上开有冷端热电偶通孔和热端热电偶通，热电偶导线由绝热部件上的通孔引出。

优选地，本发明所述绝热部件采用导热系数λ<0.233W/m℃的绝热材料。

本发明具有以下优点及突出性的技术效果：①本发明将原有的套管式冷却结构改为上下分层的冷却结构，使冷却介质环形冷却导热部件，并在导热部件后端布置绝热部件，实现导热部件的径向一维导热，避免了热流计侧面吸热对于热流测量精度的影响，有效提高了热流计的测量精度；②同时采用隔板分割流道的设计取代传统的套管结构，能更好的利用热流计的内部空间；③绝热部件上开有通孔，方便两根或多根热电偶走线，导热部件上只开小槽放置热电偶，避免了深孔对于导热部件导热特性的影响。

附图说明

图1为本发明提供的径向一维导热的高温热流计的结构原理示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

图中：1-导热部件；2-绝热部件；3-隔板；4a-热端热电偶；4b-冷端热电偶；5-热电偶保护管；6-冷却介质进口；7-冷却介质出口；8-热流计外壳；9a-冷端热电偶通孔；9b-热端热电偶通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的原理、具体结构及具体实施方式。

图1为本发明提供的径向一维导热的高温热流计的结构原理示意图，该热流计包括热流计外壳8、导热部件1、热电偶保护管5、至少一个热端热电偶4a和至少一个冷端热电偶4b以及设置在外壳上的冷却介质进口6和冷却介质出口7；导热部件1、热端热电偶4a和冷端热电偶4b布置在热流计的测量端，冷却介质进口6和冷却介质出口7布置在热流计的后部；沿导热部件径向布置热电偶，热端热电偶位于导热部件中心，冷端热电偶位于热端热电偶的外围，在导热部件后端布置绝热部件，保证热量沿径向传导。如图3所示，热端热电偶4a设置在导热部件的中心位置，冷端热电偶4b布置在热端热电偶4a的外围；若采用多个冷端热电偶，可以将多个冷端热电偶4b沿周向等半径布置在热端热电偶4a的外围，或沿同一半径等间距布置在热端热电偶4a的外围。

在导热部件1后端布置有绝热部件2，绝热部件优选采用导热系数λ<0.233W/(m℃)的绝热材料。

在热流计外壳8内布置两块隔板3，该两块隔板与热流计的中心轴线位于同一平面内，即两块隔板位于热流计的中心平面上，并将热流计外壳8内部分为进口流道和出口流道；隔板3前端与绝热部件2前端齐平，隔板3与绝热部件2以及热电偶保护管5密封连接，使导热部件四周与热流计外壳8之间形成环形流道，冷却介质经进口流道沿导热部件1四周的环形流道流入出口流道。同时采用上下分隔流道3的设计取代传统的套管结构，避免了套管壁厚对于内部空间的过多占用，能够提供更好的冷却效果。冷却介质在前端环形冷却导热部件，有效避免了热流计侧面吸热对于热流密度测量的影响。

为方便走线，热电偶采用径向布置的方式，不需埋入导热部件。本发明的技术方案中只在导热部件1上开槽道放置热电偶，在绝热部件2上开有冷端热电偶通孔9a和热端热电偶通9b，热电偶导线由绝热部件2上的通孔引出，避免了深孔对于导热部件导热特性的影响。

本发明将原有的套管式冷却结构改为上下分层的冷却结构，使冷却介质环形冷却导热部件，导热部件后端布置绝热部件，实现导热部件的径向一维导热，有效避免了热流计侧面吸热对于热流密度测量的影响。绝热部件上开槽打孔以方便热电偶走线，在不破坏导热部件导热的情况下，热电偶布置在不同径向位置，保证热电偶和导热部件之间的紧密接触。

Claims (3)

1.一种径向一维导热的高温热流计，该热流计包括导热部件(1)、至少一个热端热电偶(4a)、至少一个冷端热电偶(4b)、热电偶保护管(5)、热流计外壳(8)以及设置在热流计外壳上的冷却介质进口(6)和冷却介质出口(7),其特征在于：该热流计还包括绝热部件(2)，所述绝热部件布置在导热部件(1)后端，紧挨导热部件(1)；热端热电偶(4a)设置在导热部件的中心位置，多个冷端热电偶(4b)沿周向等半径布置在热端热电偶(4a)的外围，或沿同一半径等间距布置在热端热电偶(4a)的外围；在热流计外壳(8)内布置两块隔板(3)，该两块隔板与热流计的中心轴线位于同一平面内，并将热流计外壳(8)内部分为进口流道和出口流道；隔板(3)前端与绝热部件(2)前端齐平，导热部件四周与热流计外壳(8)之间形成环形流道，冷却介质经进口流道沿导热部件(1)四周的环形流道流入出口流道。

2.按照权利要求1所述的一种径向一维导热的高温热流计，其特征在于：所述导热部件(1)上开有布置热电偶的槽道，在绝热部件(2)上开有冷端热电偶通孔(9a)和热端热电偶通孔(9b)，热电偶导线由绝热部件(2)上的冷端热电偶通孔(9a)和热端热电偶通孔(9b)引出。

3.按照权利要求2所述的一种径向一维导热的高温热流计，其特征在于：绝热部件(2)采用导热系数λ<0.233W/m℃的绝热材料。