CN106289838A - 一种通风散热试验台架及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通风散热试验台架及其试验方法，包括支撑桶、试验样件、隔热端盖、保温装置、加热装置、供气排气系统、通风散热系统和测试系统，试验样件顶部设有密封盖，保温装置为固定在支撑桶外侧壁上的保温壁；加热装置包括固定在支撑桶底部的第一加热器和固定在支撑桶外壁与保温壁之间的第二加热器；供气排气系统包括供气灌、供气管、真空泵、抽真空管、排气管、设置在供气管上的减压阀、设置在抽真空管上的限压阀和第一球阀以及设置在排气管上的第二球阀；通风散热排气系统包括排风机、进冷风管和抽风管；测量系统包括温度传感器、压力传感器、风量测试仪以及一个气体泄漏量监测仪。本发明能够实现复杂高温环境的大型设备的通风散热试验。

Description

一种通风散热试验台架及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种通风散热试验台架及其试验方法。

背景技术

随着工业技术的发展，产品质量越来越被重视。设备的应用环境也越发的复杂多样。对于一些大型机械设备会处在高温、热对流、热辐射等综合作用的环境，因此准确的温度场分布成为影响设备性能分析的重要因素。

目前温度场的获取多采用CFD分析，而常规的CFD分析软件中对于存在对流的温度场计算存在较大的不确定性，分析采用的计算模块各不相同。因此对于大型且重要的部件的温度场分布的求解主要存在以下困难：

1)难以获得精确输入条件。

2)辐射热的计算复杂且不成熟。

3)热对流模型较多且适用范围不确定。

4)边界热对流复杂

5)理论分析计算模型负载，涉及流、固、热三场耦合分析，分析假设条件较多，计算精度差。

温度场的不确定直接引起结构的力学分析结果的准确性，最终影响对设备综合评估的准确性。因此对于处在复杂高温环境下的大型设备有必要通过专项通风散热试验获得设备的温度场分布。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种能够实现复杂高温环境的大型设备的通风散热试验的通风散热试验 台架及其试验方法。

本发明的技术方案：一种通风散热试验台架，包括支撑桶、设置在支撑桶内的试验样件、固定在试验样件顶部的隔热端盖、设置在支撑桶外的保温装置、加热装置、供气排气系统、通风散热系统和测试系统，

所述试验样件顶部设有密封盖，

所述保温装置为固定在支撑桶外侧壁上的保温壁；

所述加热装置包括固定在支撑桶底部的第一加热器和固定在支撑桶外壁与保温壁之间的第二加热器；

所述供气排气系统包括供气灌、供气管、真空泵、抽真空管、排气管、设置在供气管上的减压阀、设置在抽真空管上的限压阀和第一球阀以及设置在排气管上的第二球阀；

所述通风散热排气系统包括排风机、进冷风管和抽风管；

所述测量系统包括温度传感器、压力传感器、风量测试仪以及一个气体泄漏量监测仪。

本发明的保温壁配合支撑桶形成封闭的试验空间，而且支撑桶为可更换部件，为适应不同试验样件需要，需根据样件形状进行设计更换。

加热装置采用电加热方式，底部的第一加热器可实现密封保温空间内热对流；四周侧壁的第二加热器用来模拟样件周围换热条件。加热装置可根据试验需要控制热源范围，同时对温度控制由温度传感器和自动化控制元件控制。加热温度最高控制在650℃，温度控制精度 为±2℃。

供气排气系统主要提供：氮气、氩气、空气等，供气压力范围：0MPa-3MPa；其主要用来模拟试验样机所处的工作环境，可实现压力调整范围为0MPa-3MPa。

通风散热系统为可循环系统；通风量范围：750-1500m³/h；温度控制范围：100℃-650℃；其主要作用是根据试验样件不同的通风散热需求调整并提供稳定的通风量。

测量系统对试验样件的各类工作状态及性能进行测试并对试验数据进行自动化采集。温度传感布置在台架内多处测点，获取试验样件相对完整的温度场分布数据。压力传感器主要是获取充入气体压力和试验台架内压力参数。风量测试仪主要是获得冷却风量参数。气体泄漏量监测仪主要是获得有密封要求的试验样件的密封性能。

优选地，所述供气罐通过供气管与试验样件连通，所述真空泵通过抽真空管与试验样件连通。

优选地，所述试验样件与隔热端盖之间设有若干隔热板，所述隔热端盖内设有若干隔热材料层，所述进冷风管连接在隔热端盖一侧，所述排风机通过抽风管连接隔热端盖的另一侧。

优选地，所述温度传感布置在支撑桶内壁与试验样件外壁之间的多个测试点上，所述压力传感器设置在试验样件内，所述风量测试仪设置在抽风管上，所述气体泄漏量监测仪安装在密封盖外侧。

优选地，所述供气管上设有压力表，所述进冷风管上设有第一温度计，所述抽风管上设有第二温度计。

优选地，所述隔热端盖外壁中部设有支撑台阶，所述第二加热器嵌设在保温壁内侧，所述保温壁内侧面与第二加热器内侧面齐平，所述第二加热器的高度与支撑桶的高度相匹配，所述支撑台阶支撑在支撑桶顶部。

优选地，所述保温壁为混凝土保温壁或者硅酸铝纤维保温壁,所述隔热材料层为鹅卵石层，所述密封盖内设有密封圈。

一种通风散热试验台架的试验方法，包括下述步骤：

1)首先对试验台架自身进行测试；

2)打开真空泵，将试验样件内的气压抽至0MPa以下；

3)打开供气罐向试验样件内充入气体；

4)启动加热装置，分阶段提升加热器处的温度，第一加热器将底部加热至试验温度，第二加热器将侧壁加热至试验温度；

5)调整充入气体量，使气压稳定在试验气压；

6)测量不同冷却风量下各测点的温度值；

7)泄压，将压力调整至试验气压，再次测量不同冷却风量下各处温度测点的温度值。

优选地，所述步骤2)中气压抽至-0.08MPa，所述步骤4)中第一加热器将底部加热至358℃，第二加热器将侧壁加热至自下而上358℃-410摄氏度线性分布，所述步骤5)中气压稳定在0.3MPa，所述步骤7)中将压力调整至0.2MPa。

优选地，所述步骤2)中气压抽至-0.08MPa，所述步骤4)中第一加热器将底部加热至550℃，第二加热器将侧壁整体加热至550℃， 所述步骤5)中气压稳定在0.25MPa，所述步骤7)中将压力调整至0.15MPa。

本发明适用于所有热对流、热辐射、热传导的环境(尤其高温环境)且有密封或散热需求的立式大型设备的通风散热试验验证；具备利用雷诺比拟原理模拟热传导、热辐射、热对流功能，并可实现温度场分布的测试、通风散热需求风量的测试、试验样件内部气体压力与温度场分布规律的关系；从而能够实现复杂高温环境的大型设备的通风散热试验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中1.支撑桶，2.保温壁，3.第一加热器，4.第二加热器，5.试验样件，6.供气罐，7.减压阀，8.供气管，9.压力表，10.真空泵，11.抽真空管，12.排气管，13.限压阀，14.第一球阀，15.第二球阀，16.进冷风管，17.排风机，18.抽风管，19.第一温度计，20.第二温度计，21.风量测试仪，22.隔热板，23.隔热端盖，24.隔热材料层，25密封盖，26.密封圈，27.支撑台阶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

如图1所示，一种通风散热试验台架，包括支撑桶1、设置在支撑桶1内的试验样件5、固定在试验样件5顶部的隔热端盖23、设置在支撑桶1外的保温装置、加热装置、供气排气系统、通风散热系统和测试系统，

所述试验样件顶5部设有密封盖25，密封盖25内设有密封圈26；

所述保温装置为固定在支撑桶1外侧壁上的保温壁2；

所述加热装置包括固定在支撑桶1底部的第一加热器3和固定在支撑桶1外壁与保温壁2之间的第二加热器4；

所述供气排气系统包括供气灌6、供气管8、真空泵10、抽真空管11、排气管12、设置在供气管8上的减压阀7、设置在抽真空管11上的限压阀13和第一球阀14以及设置在排气管12上的第二球阀15；

所述通风散热排气系统包括排风机17、进冷风管16和抽风管18；

所述测量系统包括温度传感器、压力传感器、风量测试仪以及一个气体泄漏量监测仪。

供气罐6通过供气管8与试验样件5连通，真空泵10通过抽真空管11与试验样件5连通。

试验样件5与隔热端盖23之间设有若干隔热板22，隔热端盖23内设有若干隔热材料层24，进冷风管16连接在隔热端盖23一侧，排风机17通过抽风管18连接隔热端盖23的另一侧。

温度传感布置在支撑桶内壁与试验样件外壁之间的多个测试点上(获取试验样件相对完整的温度场分布数据)，压力传感器设置在试验样件5内(获取试验台架内压力参数)，风量测试仪21设置在抽风管18上(用来获得排风机抽取的冷却风量参数)，气体泄漏量监测仪安装在密封盖25外侧(用来检测有密封要求的试验样件的密封性能)。

供气管8上设有压力表9(获取充入气体的压力)，进冷风管16上设有第一温度计19(用于检测进入隔热端盖冷风的温度)，抽风管18上设有第二温度计20(用于检测从隔热端盖内抽出的冷风温度)。

隔热端盖23外壁中部设有支撑台阶27，第二加热器4嵌设在保温壁2内侧，保温壁2内侧面与第二加热器4内侧面齐平，第二加热器4的高度与支撑桶1的高度相匹配，支撑台阶27支撑在支撑桶1顶部。

保温壁2为混凝土保温壁或者硅酸铝纤维保温壁,隔热材料层24为鹅卵石层。

某型号立式泵高温热对流环境下温度场整体温度场测量试验：

实施例1

(1)底部358℃，周围410℃下温度场分布测试

1)首先对试验台架自身进行测试；

2)用真空泵将泵体内的气压抽至-0.08MPa；

3)将泵体内充入气体；

4)启动加热装置，分阶段提升加热器处的温度，底部加热至358℃，泵体与泵支撑处自下而上358℃-410摄氏度线性分布；

5)调整充入气体量，使气压稳定在0.30MPa；

6)测量不同冷却风量下各测点的温度值；

7)泄压，将压力调整至0.2MPa，再次测量不同冷却风量下各处温度测点的温度值。

实施例2

(2)底部550℃，周围550℃下温度场分布测试

1)首先对试验台架自身进行测试；

2)用真空泵将泵体内的气压抽至-0.08MPa；

3)将泵体内充入气体；

4)启动加热装置，分阶段提升加热器处的温度，底部加热至550℃，泵体与泵支撑处自下而上整体加热至550℃；

5)调整充入气体量，使气压稳定在0.25MPa；

6)测量不同冷却风量下各温度测点的温度值；

7)泄压，将压力调整至0.15MPa，再次测量不同冷却风量下各温度测点的温度值。

本发明的各种传感器和仪表外接控制器。

Claims (10)

1.一种通风散热试验台架，其特征在于：其包括支撑桶、设置在支撑桶内的试验样件、固定在试验样件顶部的隔热端盖、设置在支撑桶外的保温装置、加热装置、供气排气系统、通风散热系统和测试系统，

所述试验样件顶部设有密封盖，

所述保温装置为固定在支撑桶外侧壁上的保温壁；

所述加热装置包括固定在支撑桶底部的第一加热器和固定在支撑桶外壁与保温壁之间的第二加热器；

所述供气排气系统包括供气灌、供气管、真空泵、抽真空管、排气管、设置在供气管上的减压阀、设置在抽真空管上的限压阀和第一球阀以及设置在排气管上的第二球阀；

所述通风散热排气系统包括排风机、进冷风管和抽风管；

所述测量系统包括温度传感器、压力传感器、风量测试仪以及一个气体泄漏量监测仪。

2.根据权利要求1所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述供气罐通过供气管与试验样件连通，所述真空泵通过抽真空管与试验样件连通。

3.根据权利要求1所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述试验样件与隔热端盖之间设有若干隔热板，所述隔热端盖内设有若干隔热材料层，所述进冷风管连接在隔热端盖一侧，所述排风机通过抽风管连接隔热端盖的另一侧。

4.根据权利要求1所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述温度传感布置在支撑桶内壁与试验样件外壁之间的多个测试点上，所述压力传感器设置在试验样件内，所述风量测试仪设置在抽风管上，所述气体泄漏量监测仪安装在密封盖外侧。

5.根据权利要求4所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述供气管上设有压力表，所述进冷风管上设有第一温度计，所述抽风管上设有第二温度计。

6.根据权利要求3所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述隔热端盖外壁中部设有支撑台阶，所述第二加热器嵌设在保温壁内侧，所述保温壁内侧面与第二加热器内侧面齐平，所述第二加热器的高度与支撑桶的高度相匹配，所述支撑台阶支撑在支撑桶顶部。

7.根据权利要求3所述的一种通风散热试验台架，其特征在于：所述保温壁为混凝土保温壁或者硅酸铝纤维保温壁,所述隔热材料层为鹅卵石层，所述密封盖内设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种通风散热试验台架的试验方法，其特征在于：其包括下述步骤：

1）首先对试验台架自身进行测试；

2）打开真空泵，将试验样件内的气压抽至0MPa以下；

3）打开供气罐向试验样件内充入气体；

4）启动加热装置，分阶段提升加热器处的温度，第一加热器将底部加热至试验温度，第二加热器将侧壁加热至试验温度；

5）调整充入气体量，使气压稳定在试验气压；

6）测量不同冷却风量下各测点的温度值；

7）泄压，将压力调整至试验气压，再次测量不同冷却风量下各处温度测点的温度值。

9.根据权利要求8所述的一种通风散热试验台架的试验方法，其特征在于：所述步骤2）中气压抽至-0.08MPa，所述步骤4）中第一加热器将底部加热至358℃，第二加热器将侧壁加热至自下而上358℃-410摄氏度线性分布，所述步骤5）中气压稳定在0.3MPa，所述步骤7）中将压力调整至0.2MPa。

10.根据权利要求8所述的一种通风散热试验台架的试验方法，其特征在于：所述步骤2）中气压抽至-0.08MPa，所述步骤4）中第一加热器将底部加热至550℃，第二加热器将侧壁整体加热至550℃，所述步骤5）中气压稳定在0.25MPa，所述步骤7）中将压力调整至0.15MPa。