CN110455858A - 一种混凝土表面可变风速提供装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土表面可变风速提供装置及实验方法，它包括多节拼装而成的组装式风管道，所述组装式风管道支撑在其底部的多根立柱支撑的顶部，所述立柱支撑的底部设置有用于整个装置移动的定向滚轮，位于其中一个端头的组装式风管道上连接有喇叭形风道入口，所述组装式风管道内部设置有用于测量风速的实时风速采集仪，所述喇叭形风道入口的位置设置有用于提供风力的可变速风源装置；在其中一节组装式风道管的底部设置有试验洞口，所述试验洞口的正下方设置有升降平台。此装置用于混凝土结构中确定混凝土表面热交换系数的传热试验，提高试验的准确性以及高效性。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土表面可变风速提供装置及实验方法，适用于混凝土结构中确定混凝土表面热交换系数的传热试验，属于土木工程试验装置技术领域。
背景技术
混凝土表面热交换系数是混凝土的重要热工参数。处于自然环境中的混凝土结构，长期经受自然界气温的变化和日照辐射等作用，由于混凝土结构的热传导性能差，在混凝土结构中会形成较大的温度梯度，使混凝土结构中的各部分处于不同的应变状态。由此产生的温度变形，当被结构的内、外约束阻碍时，便会产生温度应力。由于混凝土结构完全暴露在大气之中，结构表面同时会受到太阳辐射和对流换热的作用，而这些作用是导致混凝土结构产生温度变形的直接原因。
当下人们对混凝土的表面放热系数的研究较少，然而影响混凝土的表面放热系数中的一个重要因素就是风速。可控的风速就是研究的一个重要变量。因此，一种可控风速并且适合混凝土的尺寸变换的风速提供装置是相关研究急需解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种混凝土表面可变风速提供装置及实验方法，此装置用于混凝土结构中确定混凝土表面热交换系数的传热试验，提高试验的准确性以及高效性。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种混凝土表面可变风速提供装置，它包括多节拼装而成的组装式风管道，所述组装式风管道支撑在其底部的多根立柱支撑的顶部，所述立柱支撑的底部设置有用于整个装置移动的定向滚轮，位于其中一个端头的组装式风管道上连接有喇叭形风道入口，所述组装式风管道内部设置有用于测量风速的实时风速采集仪，所述喇叭形风道入口的位置设置有用于提供风力的可变速风源装置；在其中一节组装式风道管的底部设置有试验洞口，所述试验洞口的正下方设置有升降平台。
所述组装式风道管由优质钢材制成，其表面涂有防腐层，所述组装式风道管的对接用铁制的固定扣在外部连接。
所述定向滚轮采用带刹车的滚轮。
所述实时风速采集仪通过信号线与计算机的数据采集模块相连，并进行风速的实时采集。
实验时所述升降平台上放置用于实验的混凝土试件。
所述升降平台的底部安装有定向滚轮。
所述可变速风源装置采用多挡变速风源装置。
所述实时风速采集仪采用低三杯式实时风速采集仪，并安装在混凝土试件的下风口处。
所述混凝土表面可变风速提供装置进行混凝土表面热交换系数研究的实验方法，他包括以下步骤：
Step1：根据实验要求，选择合适数量的组装式风道管，并将组装式风道管进行组装；
Step2：将需要研究的混凝土试块放置到升降平台上，并将升降平台移动到试验洞口所在的位置，并调节升降平台的高度使得混凝土试块位于组装式风道管内部合适高度处；
Step3：启动可变速风源装置，通过可变速风源装置提供风力，并通过喇叭形风道入口进入到组装式风管道内部，进而对混凝土试块进行分风力实验；
Step4：在进行吹风的同时，通过实时风速采集仪实施采集组装式风道管内部的风力大小，进而对混凝土试块表面放热系数进行研究；
Step5：在实验过程中，通过改变可变速风源装置的风力大小，进而实现不同风力下的混凝土试块表面放热系数的研究。
本发明有如下有益效果：
1、本发明可供混凝土的传热相关方面研究。
2、本发明可以适用于不同尺寸的混凝土试件。
3、本发明可以提供可控制的混凝土表面的风速，这也为混凝土的表面的研究提供一种可控的变量。
4、本发明的方案已经在试验中实施，已经证明它的可行性。
5、本发明的工作环境温度适用范围较广，经过试验，在-40℃至+100℃范围内均适用。
6、风源由可变速风源装置提供，可以通过调节档位和距离来控制风速。
7、风道采用可拆卸的多节式管道组合而成，下面配上可动的滑轮进行移动。
8、实时风速采集仪为准确进行测量风速的装置。
9、本试验装置底部安装带有刹车的轮子，方便移动和定位，大部分构件可拆卸，方便构件安装和零件更换，结构简单，试件安装完成后能搬运到任意指定的试验环境中，提高了试验的精确性和方便性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的实时风速采集仪的立体图。
图3是本发明的可变速风源装置立体图。
图4是本发明的定向滚轮立体图。
图5是本发明的滚动钢架立体图。
图6是本发明的升降平台立体图。
图7是本发明的喇叭形管道立体图。
图8是本发明的俯视图。
图中：组装式风管道1、定向滚轮2、升降平台3、试验洞口4、喇叭形风道入口5、可变速风源装置6、实时风速采集仪7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-8，一种混凝土表面可变风速提供装置，它包括多节拼装而成的组装式风管道1，所述组装式风管道1支撑在其底部的多根立柱支撑的顶部，所述立柱支撑的底部设置有用于整个装置移动的定向滚轮2，位于其中一个端头的组装式风管道1上连接有喇叭形风道入口5，所述组装式风管道1内部设置有用于测量风速的实时风速采集仪7，所述喇叭形风道入口5的位置设置有用于提供风力的可变速风源装置6；在其中一节组装式风道管1的底部设置有试验洞口4，所述试验洞口4的正下方设置有升降平台3。通过采用本发明的装置，通过可变速风源装置6的风量大小以及距离来调节目标风速，可变速风源装置6的稳定性以及可动性使风源便于调节。再加上便携式可拆卸的组装式风管道1以及可替换的混凝土试块进入洞口，最后通过实时风速采集仪7来调整混凝土表面处的风速。这样达到方便组装以及实验变量准确控制的试验效果。
进一步的，所述组装式风道管1由优质钢材制成，其表面涂有防腐层，所述组装式风道管1的对接用铁制的固定扣在外部连接。
进一步的，所述定向滚轮2采用带刹车的滚轮。方便移动和定位，大部分构件可拆卸，方便构件安装和零件更换。
进一步的，所述实时风速采集仪7通过信号线与计算机的数据采集模块相连，并进行风速的实时采集。为能够精准的测量混凝土表面的风速以及降低三杯式实时风速采集仪对混凝土表面风速的影响，本发明在混凝土表面的下风口处安置有实时风速采集仪。
进一步的，采用的风源是可变速风源装置6，可以根据两种方式对风速进行调控。一种方式是风源自带的风速调整档位，另一种方式是调整风源距风道入口的距离。本发明采用的是12档位的变速风源装置，并且为保证风源的有效性，本发明在风道入口加一个喇叭形风道入口5，喇叭形风道入口5可以让风更好地聚集到风道中，更好的加大风速的上限值。
上述已经说明本发明通过档位和距离来控制可变风源，并且在不干扰混凝土的表面风速下对表面风速进行测量。风源和风速采集仪就形成本发明的可控风速。
进一步的，实验时所述升降平台3上放置用于实验的混凝土试件。
进一步的，所述升降平台3的底部安装有定向滚轮2。方便移动和定位，大部分构件可拆卸，方便构件安装和零件更换。
进一步的，所述可变速风源装置6采用多挡变速风源装置。
进一步的，所述实时风速采集仪7采用低三杯式实时风速采集仪，并安装在混凝土试件的下风口处。
进一步的，组装式风道管1为能提供混凝土的单平面，采取矩形的风道口。但是矩形的风道入口在风场上会形成不均匀的流场。根据相关文献，低风速下的矩形流场近似层流，但是高风速下的流场的四角会形成涡流。本发明为避免在高风速下的混凝土表面产生不均匀的风场，在风道的中部开口放置混凝土。考虑到混凝土的自重大，本发明采用液压升降平台3来确保混凝土试件在风道壁开口处的高度，平台的高度根据试块的大小确定。
因为本发明都是金属制作，所以质量大不便于搬运。为解决此问题，本发明都是可拆卸的装置。在支架的四角都安装滚轮，这样也方便搬运。整体方便实验的进行。
为研究混凝土的表面放热系数，本发明提供混凝土的表面可控的风速、相对均匀的风场以及适合混凝土的尺寸。然而，为研究混凝土的表面放热系数，还要提供混凝土稳定的温度。本发明为研究混凝土的表面放热系数，要把本装置放入环境箱内，提供混凝土表面可控而且稳定的温度。本发明放入环境箱内时要考虑环境温度对设备正常使用的影响。先对风扇在温度下的影响进行说明，风扇在高温100℃可以运行，在低温-40℃可以运行。风速采集仪在低温-40℃可以运行。在低温下的影响主要取决于风源装置和实时风速采集仪的控制电路板的问题。为此，我们给电扇以及实时风速采集仪的电路部分包裹一层聚氨酯保温材料，这样可以使本发明适应的温度范围更加广泛。
实施例2：
所述混凝土表面可变风速提供装置进行混凝土表面热交换系数研究的实验方法，他包括以下步骤：
Step1：根据实验要求，选择合适数量的组装式风道管1，并将组装式风道管1进行组装；
Step2：将需要研究的混凝土试块放置到升降平台3上，并将升降平台3移动到试验洞口4所在的位置，并调节升降平台3的高度使得混凝土试块位于组装式风道管1内部合适高度处；
Step3：启动可变速风源装置6，通过可变速风源装置6提供风力，并通过喇叭形风道入口5进入到组装式风管道1内部，进而对混凝土试块进行分风力实验；
Step4：在进行吹风的同时，通过实时风速采集仪7实施采集组装式风道管1内部的风力大小，进而对混凝土试块表面放热系数进行研究；
Step5：在实验过程中，通过改变可变速风源装置6的风力大小，进而实现不同风力下的混凝土试块表面放热系数的研究。
Claims (9)
1.一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：它包括多节拼装而成的组装式风管道（1），所述组装式风管道（1）支撑在其底部的多根立柱支撑的顶部，所述立柱支撑的底部设置有用于整个装置移动的定向滚轮（2），位于其中一个端头的组装式风管道（1）上连接有喇叭形风道入口（5），所述组装式风管道（1）内部设置有用于测量风速的实时风速采集仪（7），所述喇叭形风道入口（5）的位置设置有用于提供风力的可变速风源装置（6）；在其中一节组装式风道管（1）的底部设置有试验洞口（4），所述试验洞口（4）的正下方设置有升降平台（3）。
2.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述组装式风道管（1）由优质钢材制成，其表面涂有防腐层，所述组装式风道管（1）的对接用铁制的固定扣在外部连接。
3.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述定向滚轮（2）采用带刹车的滚轮。
4.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述实时风速采集仪（7）通过信号线与计算机的数据采集模块相连，并进行风速的实时采集。
5.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：实验时所述升降平台（3）上放置用于实验的混凝土试件。
6.根据权利要求1或5所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述升降平台（3）的底部安装有定向滚轮（2）。
7.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述可变速风源装置（6）采用多挡变速风源装置。
8.根据权利要求1所述一种混凝土表面可变风速提供装置，其特征在于：所述实时风速采集仪（7）采用低三杯式实时风速采集仪，并安装在混凝土试件的下风口处。
9.采用权利要求1-8任意一项所述混凝土表面可变风速提供装置进行混凝土表面热交换系数研究的实验方法，其特征在于他包括以下步骤：
Step1：根据实验要求，选择合适数量的组装式风道管（1），并将组装式风道管（1）进行组装；
Step2：将需要研究的混凝土试块放置到升降平台（3）上，并将升降平台（3）移动到试验洞口（4）所在的位置，并调节升降平台（3）的高度使得混凝土试块位于组装式风道管（1）内部合适高度处；
Step3：启动可变速风源装置（6），通过可变速风源装置（6）提供风力，并通过喇叭形风道入口（5）进入到组装式风管道（1）内部，进而对混凝土试块进行分风力实验；
Step4：在进行吹风的同时，通过实时风速采集仪（7）实施采集组装式风道管（1）内部的风力大小，进而对混凝土试块表面放热系数进行研究；
Step5：在实验过程中，通过改变可变速风源装置（6）的风力大小，进而实现不同风力下的混凝土试块表面放热系数的研究。
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