CN107064211A - 一种材料换热性能对比装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不同材料换热性能对比装置。现有的装置进行检测时操作流程复杂，耗费大量人力、财力、时间，不够经济环保。本发明包括金属外箱和测试主箱两大部分，测试主箱设置在金属外箱内部，测试主箱包括测温主室，其特征在于所述测温主室的上部设置至少两根平行的可控温发热管，测温主室的底部设置至少两个间隔设置的绝热板，每个绝热板的内部设置测温热电偶。本发明可以快速辨别不同材料的换热性能，能广泛应用于冶金、化工、能源行业，具有较大的社会各经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及应用热方法测量技术领域，是一种不同材料换热性能对比装置。
背景技术
换热器是将热流体的部分能量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定指标的热量交换设备，又称热交换器。它广泛地应用于化工、石油、动力、食品、环保等行业。换热器传热性能的好坏对于工业生产中的生产效率、经济效益有着十分重要的影响。世界能源结构以化石能源为主，化石能源在较长时期内仍然是人类生存和发展的能源基础，化石能源结构枯竭问题和能源环境污染问题困扰人类。我国是目前世界上第二位能源生产和消费国，能源资源总量比较丰富，但人均能源资源拥有量较低，能源资源赋存分布不均衡。
目前市场上的换热器大多是从改变换热器的形状、增加肋片以增加受热面积或喷涂涂料的方式来增加换热器的换热效率，该方式提升换热器的效率有一定的限度，故目前正在从换热器的材料本身作研究。但目前市场上研究材料换热性能的方式繁多，且大多数情况下操作流程复杂，耗费大量人力、财力、时间，不够经济环保。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种不同材料换热性能对比装置，能够高效、简便、精准对比不同材料换热性能。
本发明采用的技术方案是：
一种材料换热性能对比装置,包括金属外箱和测试主箱两大部分，测试主箱设置在金属外箱内部，测试主箱包括测温主室，其特征在于所述测温主室的上部设置至少两根平行的可控温发热管，测温主室的底部设置至少两个间隔设置的绝热板，每个绝热板的内部设置测温热电偶。
进一步地，所述的可控温发热管与所述的绝热板垂直分布。
进一步地，每块绝热板中沿长度方向等距离设一小孔，每块开设两个小孔构成测温点，测温点两两等距离分布。
进一步地，所述测温主室置于金属外箱内部，两者之间用保温材料石英棉填充。
进一步地，所述的绝热板为两块，均由同种材料制成且面积相等，互不接触。
进一步地，所述的绝热板分别通过导线连接温度采集和数模转换系统，温度采集和数模转换系统再通过导线连接主控计算机。
进一步地，所述金属外箱为一全封闭不导热的不锈钢金属箱，上部为可拆卸式不锈钢金属箱盖，前部为门框结构的金属箱门。
进一步地，所述可控温发热管通过发热管罩平行安装于测温主室顶部的主箱横杆上。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明采用平行发热管与平行绝热板垂直分布，可以为至少两种对比材料提供一个完全相同的放热换热环境，以免由于单根发热管的发热不均匀对其中一种材料的换热性能效果测量产生影响；
2、测温主室与外金属箱之间有2～3cm的空隙，用以填充保温材料石英棉，以达到测温主室内的绝热环境；
3、发热管外接调压控制器，两发热管连接同一个调压器，可以减少调压所带来的误差，调压器可以实现在0～230V之间变化；可以实现不同电压下，发热管对两组材料不同的加热效果；
4、本发明采用的材料换热性能的对比都可由计算机控温以及得出温度对时间的变化曲线，整体装置自动化系统程度高，操作简易、结果精确、易于观察。
5、本发明可以快速辨别不同材料的换热性能，能广泛应用于冶金、化工、能源行业，具有较大的社会各经济效益。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明的测温室的结构示意图
图3为本发明连接计算机的结构示意图
图4是本发明发热管和绝热板的结构示意图。
图中：1.金属箱盖，2.金属前置门，3.金属箱体，4.测温主室，5.顶部横杆，6.发热管，7.发热管罩，8.绝热板，9.绝热板底部小孔，10.热电偶，11. 导线，12.温度采集和数模转换系统,13.计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示，本发明包括一不锈钢金属箱盖1、不锈钢金属箱体3、测温主室4、可控温发热管6、发热管罩7、绝热板8、热电偶10。两根可控温发热管6通过发热管罩7平行安装于测温主室4顶部的主箱横杆5上；测温热电偶 10设在绝热板9内部，测温热电偶10和绝热板9置于测温主室4底部；测温主室4置于不锈钢金属箱体3内部，两者之间用保温材料石英棉填充。不锈钢金属箱为一全封闭不导热金属箱，上部为可拆卸式金属箱盖1，前部为门框结构的金属箱门2。测温主室4内底部的两块绝热板8由同种材料制成且面积相等，互不接触，且与顶部发热管6垂直分布。每块绝热板8中沿长度方向等距离设一小孔 9，每块开设两个小孔9，两块共四个孔，测温点两两等距离分布。绝热板8分别通过导线连接温度采集和数模转换系统，温度采集和数模转换系统再通过导线连接主控计算机。
本发明采用两平行发热管与两平行绝热板垂直分布，可以为两种对比材料提供一个完全相同的放热换热环境，以免由于单根发热管的发热不均匀对其中一种材料的换热性能效果测量产生影响。
本发明的对比主室与外金属箱之间有2～3cm的空隙，用以填充保温材料石英棉，以达到测温主室内的绝热环境。
本发明的发热管外接调压控制器，两发热管连接同一个调压器，可以减少调压所带来的误差，调压器可以实现在0～230V之间变化；可以实现不同电压下，发热管对两组材料不同的加热效果。
本发明采用的材料换热性能的对比都可由计算机控温以及得出温度对时间的变化曲线，整体装置自动化系统程度高，操作简易、结果精确、易于观察。
本发明的工作过程如下：
实验前，打开不锈钢金属箱的前置门2，向侧温主室4中放入两块受热面积相等的材料，将两块材料分置于两块绝热板8上，要求对称放置，关上金属箱门 2。开启温度采集和数模转换系统12，打开计算机处理器13，观察时间---温度数据，发现二者的时间---温度数据中温度值围绕某固定值上下波动范围很小(约为0.1℃)且两者温度大致相等。说明实验开始前材料的情况基本一致，此时打开发热管电路，将温度调节至指定的实验温度。发热管6通过电路调控不断放热，被测材料开始吸热温度开始变化，由绝热板8上的热电偶9检测材料上的温度变化并反馈给温度采集和数模转换系统12，计算机处理器13接收来自温度采集和数模转换系统12的信号，并绘制出材料的时间---温度的变化曲线。最后，当整个换热过程稳定后，即材料表面的时间---温度曲线数据中温度值围绕各自的固定值上下波动范围很小(约为0.1℃)时，根据所得到的曲线进行处理计算，可方便地对比两种材料的换热性能的高低。
Claims (8)
1.一种材料换热性能对比装置,包括金属外箱和测试主箱两大部分，测试主箱设置在金属外箱内部，测试主箱包括测温主室(4)，其特征在于所述测温主室(4)的上部设置至少两根平行的可控温发热管(6)，测温主室(4)的底部设置至少两个间隔设置的绝热板(8)，每个绝热板(8)的内部设置测温热电偶(10)。
2.根据权利要求1所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述的可控温发热管(6)与所述的绝热板(8)垂直分布。
3.根据权利要求2所述的材料换热性能对比装置，其特征在于每块绝热板(8)中沿长度方向等距离设一小孔(9)，每块开设两个小孔(9)构成测温点，测温点两两等距离分布。
4.根据权利要求3所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述测温主室(4)置于金属外箱(3)内部，两者之间用保温材料石英棉填充。
5.根据权利要求4所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述的绝热板(8)为两块，均由同种材料制成且面积相等，互不接触。
6.根据权利要求1所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述的绝热板(8)分别通过导线连接温度采集和数模转换系统，温度采集和数模转换系统再通过导线连接主控计算机。
7.根据权利要求1所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述金属外箱为一全封闭不导热的不锈钢金属箱，上部为可拆卸式不锈钢金属箱盖(1)，前部为门框结构的金属箱门(2)。
8.根据权利要求1所述的材料换热性能对比装置，其特征在于所述可控温发热管(6)通过发热管罩(7)平行安装于测温主室(4)顶部的主箱横杆(5)上。
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