CN111189738A - 一种传热性能测试装置及其测试方法 - Google Patents

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戴书刚
徐博文
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content

Abstract

本发明涉及一种传热性能测试装置及其测试方法，属于传热技术领域，包括待测件(1)、加热系统(2)、温度测量系统(3)、工质容器(4)、工质(5)、工质吸收装置(6)、质量测试系统(7)和电子计算机(8)。测试时，热量从加热系统(2)依次向待测件(1)、工质容器(4)、工质(5)、工质吸收装置(6)传递。本发明通过质量测试系统测量出工质吸收装置吸收工质后的质量的实时变化情况，从而可计算出热量传递的大小和速率，待测件上下表面的温差通过温度测量系统进行实时测量，待测件的厚度采用游标卡尺进行测量，最终通过计算得到待测件的传热性能(热导率)，具有设备简单、测试方便、精度高等优点。

Description

一种传热性能测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种传热性能测试装置及其测试的方法，属于传热技术领域。
背景技术
传热是自然界中普遍存在的现象，只要有温差的地方，就存在热量的传递。
热传导是传热的一种基本方式，热传导的性能通常用热导率(又称为导热系数)来表征，热导率表示的是指在稳定传热条件下，1m厚的材料(或装置)，两侧表面的温差为1K(或1℃)，在1小时时间内通过1平方米面积传递的热量，单位为W/(m·K)。
稳态法是测量材料或装置的传热性能(热导率)的一种常用的方法。在采用稳态法进行测量材料或装置的传热性能(热导率)的时候，需要测量待测件的厚度、待测件厚度方向上两端的温差、待测件沿着厚度方向上的传热量，前两个参数相对比较好测量、测量的精度也比较高，对于传热量的测量，采用传统的方法进行测量时的误差往往比较大，特别是在高温条件下或者待测件的热导率比较小的情况下，因为在这两种情况下，热源与周边环境的温差显著增加、或是待测件的热导率与保温材料的热导率相差不大，这都会使得漏热明显增大，从而使得传热量的测量偏差显著增加。
发明内容
本发明目的在于针对在高温条件下或者待测件的热导率比较小的情况下采用现有稳态法测量材料或装置的传热性能(热导率)时传热量不便精确商量的现状，提供一种新型传热性能测试装置及其测试方法，该测试装置和测试方法采用精密电子天平测量工质吸收装置实时吸收工质的速率，通过传质量推算出传热量，最终实现对待测件的传热性能(热导率)的测量，设备简单、测试方便、精度高。
现有技术对质量的测量是比较方便且精度高，而传热传质在特定条件下是密切关联的，着眼于这一点，本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种传热性能测试装置，包括待测件、加热系统、温度测量系统、工质容器、工质、工质吸收装置、质量测试系统和电子计算机。在测试时，待测件的一端与工质容器的下端接触，待测件的另一端采用加热系统进行加热，热量从加热系统依次向待测件、工质容器、工质传递，受热处的工质的温度达到相变点时发生相变，变成蒸汽运行到上方被工质吸收装置吸收。待测件上下表面的温差通过温度测量系统进行实时测量，待测件的厚度采用游标卡尺进行测量，通过质量测试系统测量出工质吸收装置吸收工质后的质量的实时变化情况，从而可计算出热量传递的大小和速率，进而计算得到待测件的传热性能(热导率)。
作为本发明的一种优选技术方案：工质吸收装置内设置有干燥剂(例如无水氯化钙)，干燥剂可以是可再生的、也可以是非再生的。
作为本发明的一种优选技术方案：所述工质为水、丙酮等沸点较低、挥发到环境中也不会产生危害的液体介质。
作为本发明的一种优选技术方案：待测件可以是热导率比较高的材料和装置(例如金属材料和热管等)、也可以是热导率比较低的隔热保温材料(例如气凝胶、保温棉等)。
作为本发明的一种优选技术方案：所述加热系统采用电加热，加热的功率大小可调，加热面的面积大小可调。
一种传热性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤(1)用游标卡尺测量待测件的尺寸并记录下具体的数值；
步骤(2)根据待测件的大小，在待测件的上表面和下表面各安装测试测量系统的若干个热电偶；
步骤(3)将待测件放置在大小合适的加热系统的特定区域内并确保接触良好；
步骤(4)将合适大小的工质容器盛上适量的工质，然后放置在待测件上方并确保其与待测件接触良好，将加热系统和工质容器特定的表面包裹保温材料；
步骤(5)在合适大小的工质吸收装置上装上适量的干燥剂，然后将工质吸收装置吊挂在电子天平的称量挂钩上，并将工质吸收装置移动到工质容器正上方的适当位置；
步骤(6)将电子天平的数据线与电子计算机连接，打开电子计算机和相应的软件；
步骤(7)打开加热系统，设置一定的参数对待测件进行加热；
步骤(8)对测试数据进行处理，得到待测件传热性能(热导率)的测试结果数据。
附图说明
图1为本发明的一种传热性能测试装置及其测试方法的结构示意图。
其中标号解释：1-待测件，2-加热系统，3-温度测量系统，4-工质容器，5-工质，6-工质吸收装置，7-质量测量系统，8-电子计算机。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种新型传热性能测试装置，一种传热性能测试装置，包括待测件1、加热系统2、温度测量系统3、工质容器4、工质5、工质吸收装置6、质量测试系统7和电子计算机8，所述待测件1的一端与工质容器4的下端接触，待测件1的另一端采用加热系统2进行加热，热量从加热系统2依次向待测件1、工质容器4、工质5传递，受热处的工质5的温度达到相变点时发生相变，变成蒸汽运行到上方被工质吸收装置6吸收。
待测件上下表面的温差通过温度测量系统进行实时测量，待测件的厚度采用游标卡尺进行测量，通过质量测试系统测量出工质吸收装置吸收工质后的质量的实时变化情况，从而可计算出热量传递的大小和速率，进而计算得到待测件的传热性能(热导率)。
工质吸收装置内设置有干燥剂(无水氯化钙)，所采用的工质为去离子水。
待测件为热导率比较低的材料——气凝胶。
一种传热性能测试装置的测试方法，测试步骤如下：
步骤(1)用游标卡尺测量待测件的尺寸并记录下具体的数值；
步骤(2)根据待测件的大小，在待测件的上表面和下表面各安装测试测量系统的若干个热电偶；
步骤(3)将待测件放置在大小合适的加热系统的特定区域内并确保接触良好；
步骤(4)将合适大小的工质容器盛上适量的工质，然后放置在待测件上方并确保其与待测件接触良好，将加热系统和工质容器特定的表面包裹保温材料；
步骤(5)在合适大小的工质吸收装置上装上适量的干燥剂，然后将工质吸收装置吊挂在电子天平的称量挂钩上，并将工质吸收装置移动到工质容器正上方的适当位置；
步骤(6)将电子天平的数据线与电子计算机连接，打开电子计算机和相应的软件；
步骤(7)打开加热系统，设置一定的参数对待测件进行加热；
步骤(8)对测试数据进行处理，得到待测件传热性能(热导率)的测试结果数据。
如上所述，本发明的一种新型传热性能测试装置及其测试方法中，没有直接测量传热量的数值、也不是直接采用加热量等同于传热量，而是通过质量测试系统测量出工质吸收装置吸收工质后的质量的实时变化情况，从而可计算出热量传递的大小和速率，进而计算得到待测件的传热性能(热导率)。本发明的测试装置还具有设备简单、测试方便、精度高、对保温的要求低等优点，因而适应性更广。

Claims (7)

1.一种传热性能测试装置，包括待测件(1)、加热系统(2)、温度测量系统(3)、工质容器(4)、工质(5)、工质吸收装置(6)、质量测试系统(7)和电子计算机(8)，所述待测件(1)的一端与工质容器(4)的下端接触，待测件(1)的另一端采用加热系统(2)进行加热，热量从加热系统(2)依次向待测件(1)、工质容器(4)、工质(5)传递，受热处的工质(5)的温度达到相变点时发生相变，变成蒸汽运行到上方被工质吸收装置(6)吸收。
2.根据权利要求1所述的一种传热性能测试装置，其特征在于：待测件上下表面的温差通过温度测量系统进行实时测量，待测件的厚度采用游标卡尺进行测量，通过质量测试系统测量出工质吸收装置吸收工质后的质量的实时变化情况，从而可计算出热量传递的大小和速率，进而计算得到待测件的传热性能(热导率)。
3.根据权利要求1所述的一种传热性能测试装置，其特征在于：工质吸收装置内设置有干燥剂(例如无水氯化钙)，干燥剂可以是可再生的、也可以是非再生的。
4.根据权利要求1所述的一种传热性能测试装置，其特征在于：所述工质为水、丙酮等沸点较低、挥发到环境中也不会产生危害的液体介质。
5.根据权利要求1所述的一种传热性能测试装置，其特征在于：待测件可以是热导率比较高的材料和装置(例如金属材料和热管等)、也可以是热导率比较低的隔热保温材料(例如气凝胶、保温棉等)。
6.根据权利要求1所述的一种传热性能测试装置，其特征在于：所述加热系统采用电加热，加热的功率大小可调，加热面的面积大小可调。
7.一种基于权利要求1所述的一种传热性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤(1)用游标卡尺测量待测件的尺寸并记录下具体的数值；
步骤(2)根据待测件的大小，在待测件的上表面和下表面各安装测试测量系统的若干个热电偶；
步骤(3)将待测件放置在大小合适的加热系统的特定区域内并确保接触良好；
步骤(4)将合适大小的工质容器盛上适量的工质，然后放置在待测件上方并确保其与待测件接触良好，将加热系统和工质容器特定的表面包裹保温材料；
步骤(5)在合适大小的工质吸收装置上装上适量的干燥剂，然后将工质吸收装置吊挂在电子天平的称量挂钩上，并将工质吸收装置移动到工质容器正上方的适当位置；
步骤(6)将电子天平的数据线与电子计算机连接，打开电子计算机和相应的软件；
步骤(7)打开加热系统，设置一定的参数对待测件进行加热；
步骤(8)对测试数据进行处理，得到待测件传热性能(热导率)的测试结果数据。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201281694Y (zh) * 2008-10-24 2009-07-29 代伟 材料导热系数测定装置
CN108489846A (zh) * 2018-03-16 2018-09-04 南京航空航天大学 一种热管毛细芯性能测试装置及其测试方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201281694Y (zh) * 2008-10-24 2009-07-29 代伟 材料导热系数测定装置
CN108489846A (zh) * 2018-03-16 2018-09-04 南京航空航天大学 一种热管毛细芯性能测试装置及其测试方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. D. IVERSON ET AL.等: ""Heat and Mass Transport in Heat Pipe Wick Structures"", 《JOURNAL OF THERMOPHYSICS AND HEAT TRANSFER》 *
B. D. IVERSON ET AL.等: ""Heat and Mass Transport in Heat Pipe Wick Structures"", 《JOURNAL OF THERMOPHYSICS AND HEAT TRANSFER》, vol. 21, no. 2, 23 May 2012 (2012-05-23) *
李桂杰: "《材料物理性能》", 31 December 2018 *
李金旺等: ""多孔结构毛细抽吸模型及实验验证"", 《中国电机工程学报》 *
李金旺等: ""多孔结构毛细抽吸模型及实验验证"", 《中国电机工程学报》, vol. 31, no. 11, 15 April 2011 (2011-04-15) *

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