CN116577595A - 一种电热管性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电热管测试领域，尤其涉及一种电热管性能测试装置。包括套管、螺旋导流叶片、循环液泵、冷却装置、输出温度传感器；套管的两端固定连接有端盖，端盖中心设有插入口，待测电热管从插入口插入至套管内，待测电热管的两端外侧面与插入口的内侧面密封连接；螺旋导流叶片环绕待测电热管设置；套管一端的端盖上固定连接有输入管，输入管与套管内部连通；套管另一端的端盖上固定连接有输出管，输出管与套管内部连通；输入管、循环液泵、冷却装置、输出温度传感器、输出管依次通过导液管连接。能够对待测电热管的发热性能进行测试，降低了高温水对测试结果造成的干扰，减少了加热水量，缩短了测试时长，提高了测试效率，降低了能耗。

Description

一种电热管性能测试装置

技术领域

本申请涉及电热管测试领域，尤其涉及一种电热管性能测试装置。

背景技术

电热管通常包括管体、填充物和电热丝组成，电热丝和填充物位于管体内部，对于烧水的电热管，填充物通常采用绝缘且导热的粉末材料，对于烘烤的电热管，填充物通常采用惰性气体。

现有技术中对电热管的性能测试，通常测试电热管的最大功率以及热能的转化效率，没有对电热管的发热稳定性进行测试，电热管发热过程中，如果发热量随时间变化而发生波动，则会对使用造成一定的影响，以烧水的电热管为例，烧水过程中，虽然从开始到将水烧开这个过程中，其性能主要参考其将水烧开的速度以及消耗的电能，但是烧水过程中产生的噪音会伴随着发热的波动而发生变化，产生忽大忽小的噪音，相较于恒定强度的噪音而言，音量波动的噪音对用户造成的影响更大，发热的波动也会影响电热管内电热丝的使用寿命。因此需要对电热管的发热稳定性进行测试，以便于更全面的评价电热管的性能。

现有技术中对电热管的加热效率的测试，通常是用电热管加热指定重量的水（例如1升水），根据水加热前后上升的温度以及消耗的时间来评价电热管的加热效率，由于加热的水重量较大，因此需要测试较长的时间且消耗较大的电能。

发明内容

有鉴于此，提出一种电热管性能测试装置，实现对电热管的加热性能进行测试。

本申请提供了一种电热管性能测试装置，包括套管、螺旋导流叶片、循环液泵、冷却装置、输出温度传感器；

所述套管的两端固定连接有端盖，所述端盖中心设有插入口，待测电热管从所述插入口插入至所述套管内，所述待测电热管的两端外侧面与所述插入口的内侧面密封连接；

所述螺旋导流叶片环绕所述待测电热管设置；

所述套管一端的所述端盖上固定连接有输入管，所述输入管与所述套管内部连通；

所述套管另一端的所述端盖上固定连接有输出管，所述输出管与所述套管内部连通；

所述输入管、所述循环液泵、所述冷却装置、所述输出温度传感器、所述输出管依次通过导液管连接。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述冷却装置包括冷却池和螺旋状的冷却管，所述冷却池内装有冷却液，所述冷却管浸泡在所述冷却液内，所述输出管通过所述导液管与所述冷却管的一端连接，所述循环液泵的入口通过所述导液管与所述冷却管的另一端连接，所述循环液泵的出口通过所述导液管与所述输入管连接。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述套管、所述输出管、所述输入管、所述端盖、所述导液管均由保温材料制成。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述导液管上连接有输入温度传感器，所述输入温度传感器位于所述循环液泵和所述冷却装置之间。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述导液管上连接有流量传感器，所述流量传感器位于所述循环液泵和所述输入管之间。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述套管与所述待测电热管同轴设置。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述套管竖直设置，所述输入管位于所述套管的下端，所述输出管位于所述套管的上端。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述螺旋导流叶片与所述待测电热管外侧面之间具有间隔。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，还包括开关、电源、电流传感器、滑动电阻，所述待测电热管的正极、所述开关、所述电源、所述电流传感器、所述滑动电阻、所述待测电热管的负极通过导线依次连接。

在上述电热管性能测试装置的一些实施方式中，所述螺旋导流片的螺距介于5毫米至1厘米之间，所述套管的内侧面与所述待测电热管的外侧面之间的距离介于5毫米至1厘米之间，所述螺旋导流片的内圈与所述待测电热管的外侧面之间的距离介于1毫米至2毫米之间；和/或，所述套管外部套设有隔热管，所述隔热管的两端分别与所述套管两端的所述端盖固定连接。

发明的效果

能够对待测电热管的发热性能进行测试，相较于现有技术中的性能测试方案而言，降低了高温水对测试结果造成的干扰，减少了加热水量，缩短了测试时长，提高了测试效率，降低了能耗，采用螺旋导流片对水进行导流，使水流动过程中充分与待测电热管外表面各处接触，提高了热交换效率和水的受热稳定性，有助于提高测试结果的可靠性。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的电热管性能测试装置的结构示意图。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的套管的结构示意图。

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的螺旋导流叶片与待测电热管连接的结构示意图。

图4是沿图2中A-A线的剖视图。

图5是示出了本申请一个示例性实施例提供的输出温度传感器检测结果与时间关系的折线图。

图6是图5中B处的局部放大图。

附图标记说明

100、套管；102、螺旋导流叶片；104、循环液泵；106、冷却装置；108、输出温度传感器；110、端盖；112、插入口；114、输入管；116、输出管；118、冷却池；120、冷却管；122、冷却液；124、输入温度传感器；126、开关；128、电源；130、电流传感器；132、滑动电阻；134、隔热管；136、导液管；138、导线；140、待测电热管。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本申请，本领域技术人员应当理解，在下文的各实施方式中给出了众多的具体细节。没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实施方式中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段和元件未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

如图1至图4所示，本申请的实施例提供了一种电热管性能测试装置，包括套管100、螺旋导流叶片102、循环液泵104、冷却装置106、输出温度传感器108；套管100的两端固定连接有端盖110，端盖110中心设有插入口112，待测电热管140从插入口112插入至套管100内，待测电热管140的两端外侧面与插入口112的内侧面密封连接（在配合面之间设置密封圈或采用紧配合密封的方式）；螺旋导流叶片102环绕待测电热管140设置；套管100一端的端盖110上固定连接有输入管114，输入管114与套管100内部连通；套管100另一端的端盖110上固定连接有输出管116，输出管116与套管100内部连通；输入管114、循环液泵104、冷却装置106、输出温度传感器108、输出管116依次通过导液管136连接。

结合图5和图6所示，在测试过程中，先将位于冷却装置106与输入管114之间的导液管136与冷却装置106分离，然后向导液管136注入水，启动循环液泵104，循环液泵104冷却水泵入至套管100内，直到水从冷却装置106靠近已分离的导液管136的一端平稳流出（平稳流出是指，注入的水将导液管136以及套管100内的空气排出，在没有空气的干扰下，水能够连续不断地从冷却装置106流出），将导液管136与冷却装置106恢复连接，循环液泵104仍然保持运行，驱动水循环流动，记录下输出温度传感器108的初始检测结果T0（本实施例设置为70摄氏度），将待测电热管140接通电源128，待测电热管140发热后对流经套管100的水进行加热，由于螺旋导流片延长了水流经过套管100的流动路径，且提高了水流的定向性（减少湍流），水从输入管114流至输出管116的过程中与待测电热管140外表面各处接触并进行热交换，提高了热交换效率以及水温上升速度（水流路径长、接触面广、套管100内部水的体积小，所以能够迅速被加热），水被加热后形成热水并从输出管116流出，热水流经输出温度传感器108（采用接触式温度传感器例如温度计，或采用红外线式温度传感器），输出温度传感器108对热水的温度进行检测，工作一段时间t0（测试开始时间）至输出温度传感器108的检测结果不再随时间发生较大的变化（不超过5摄氏度），说明待测电热管140的温度达到动态平衡（一边通电发热，一边与水热交换散热，发热量与散热量达到动态平衡，优选的，在输出温度传感器108检测结果连续下降两次时的时间作为测试开始时间t0，此时输出温度传感器108检测结果为T1（本实施例中设置为25摄氏度，即与室温相同）），然后每隔一段时间dt（本实施例中设置为5秒）观察并记录一次输出温度传感器108的检测结果，测试一段时间(t1-t0)之后（本实施例中的t1-t0设置为150秒，即测试时长为150秒，对样本观察并记录了30次，产生30个样本数据），将所有记录的检测结果作为样本，在计算机中绘制折线图，根据折线图中最大值和最小值评价待测电热管140的发热稳定性，若最大值与最小值之间的绝对值的差值大于5摄氏度，则说明待测电热管140的发热稳定性较差，可选的，根据折线图的最大值与最小值之间的切换频率的平均值评价待测电热管140的发热稳定性，若切换频率的平均值小于或等于2*dt（即切换频率的平均值小于或等于10秒）则说明待测电热管140的发热稳定性较差；冷却装置106用于对热水进行降温，使热水的温度恢复至初始转态（即室温T0），避免对受热和加热过程造成干扰，同时避免热水温度上升至T1后继续上升。通过本实施例的上述实施方式，实现了对待测电热管140的发热性能进行测试，并且相较于现有技术中的性能测试方案而言，本申请的上述实施方式降低了高温水（沸水）对测试结果造成的干扰（产生水蒸气和气泡，水的流动性发生变化，对测试结果具有一定的干扰），减少了加热水量，缩短了测试时长，提高了测试效率，降低了能耗，采用螺旋导流片对水进行导流，使水流动过程中充分与待测电热管140外表面各处接触，提高了热交换效率和水的受热稳定性（每次循环，水吸收的总热量趋于平稳，避免因水的局部受热以及水的对流效应导致水吸收的总热量不平稳），有助于提高测试结果的可靠性。

在一些示例性实施方式中，冷却装置106包括冷却池118和螺旋状的冷却管120，冷却池118内装有冷却液122，冷却管120浸泡在冷却液122内，输出管116通过导液管136与冷却管120的一端连接，循环液泵104的入口通过导液管136与冷却管120的另一端连接，循环液泵104的出口通过导液管136与输入管114连接。

冷却液122采用冷却水，冷却水的温度与室温相同，水池中的水量为1吨以上，在对热水进行冷却之后，不会发生明显的升温，从而每次循环过程中能够将热水冷却至室温状态，螺旋状的冷却管120能够提高对热水的冷却效率。

在一些示例性实施方式中，套管100、输出管116、输入管114、端盖110、导液管136均由保温材料制成。

例如由中空玻璃制成或泡沫塑料制成，也可以采用陶瓷或金属制成（需要在外表面涂抹隔热涂料），导液管136也可以采用中空玻璃或泡沫塑料，但是优选采用橡胶管，虽然没有绝对保温的材料，但是在t0之后，由于发热量和散热量达到了动态平衡，所以可以消除保温效果对测试结果的干扰。

在一些示例性实施方式中，导液管136上连接有输入温度传感器124，输入温度传感器124位于循环液泵104和冷却装置106之间。

输入温度传感器124可以判断输入管114流入的冷水温度，由于冷却装置106对热水进行了冷却使热水恢复到室温状态，但可能存在因流速过快导致未完全冷却就流回到套管100内，导致对输出温度传感器108检测结果的采样造成干扰，当存在该干扰时，可以在每次观察记录过程中，同时记录输入温度传感器124的检测结果和输出温度传感器108的检测结果，用输出温度传感器108的检测结果减去输入温度传感器124的检测结果再加上T0作为样本数据。

在一些示例性实施方式中，导液管136上连接有流量传感器，流量传感器位于循环液泵104和输入管114之间。

在第一个待测电热管140测试过程中，当时间达到t0且热水温度达到T1时，通过流量传感器观察并记录水的流量，后续的待测电热管140测试过程中，调整循环液泵104的输出功率，使流量传感器的检测结果与首次测试记录的水的流量相同，从而保持每个待测电热管140的测试过程中水的流量相同，提高每个待测电热管140测试结果的可靠性。

在一些示例性实施方式中，套管100与待测电热管140同轴设置。

水流在螺旋通道（螺旋导流叶片102、待测电热管140、套管100围绕而成的通道）内各处流动速度更加均匀，提高了螺旋通道各处的水受热一致性。

在一些示例性实施方式中，套管100竖直设置，输入管114位于套管100的下端，输出管116位于套管100的上端。

竖直设置能够减少螺旋通道内水的对流（或湍流），使螺旋通道内的水能够在每个循环内更彻底的从输出管116排出，提高套管100内水的更新效率。

在一些示例性实施方式中，螺旋导流叶片102与待测电热管140外侧面之间具有间隔。

便于待测电热管140穿过螺旋导流叶片102的内圈，同时为待测电热管140、螺旋导流叶片102的热胀效应提供变形空间，避免螺旋导流叶片102与待测电热管140之间产生挤压作用力。

在一些示例性实施方式中，还包括开关126、电源128、电流传感器130、滑动电阻132，待测电热管140的正极、开关126、电源128、电流传感器130、滑动电阻132、待测电热管140的负极通过导线138依次连接。

在第一个待测电热管140测试过程中，当时间达到t0且热水温度达到T1时，观察并记录电流传感器130的检测结果，后续的待测电热管140测试过程中，通过滑动电阻132调整流经待测电热管140的电流大小，使流经待测电热管140的电流大小与首次测试过程中记录的电流的检测结果相同，从而保持每个待测电热管140的测试过程中电流大小相同，提高每个待测电热管140测试结果的可靠性。

在一些示例性实施方式中，螺旋导流片的螺距介于5毫米至1厘米之间，螺旋导流叶片102的厚度设置为1毫米，套管100的内侧面与待测电热管140的外侧面之间的距离介于5毫米至1厘米之间，螺旋导流片的内圈与待测电热管140的外侧面之间的距离介于1毫米至2毫米之间；和/或，套管100外部套设有隔热管134，隔热管134的两端分别与套管100两端的端盖110固定连接。

本实施例中螺距设置为5毫米，套管100的内侧面与待测电热管140的外侧面之间的距离设置为5毫米，螺旋导流片的内圈与待测电热管140的外侧面之间的距离设置为1毫米，螺旋通道的截面积约等于25平方毫米，螺旋通道内水与待测电热管140外表面的最大径向距离为5毫米，该距离比较小，因此在径向上各处的水受热程度趋于相同，避免因水局部受热对测试结果造成干扰，且由于螺旋通道的截面积较小，因此受热速度比较快，有助于提高测试效率，由于每次循环加热的水量较少，因此相较于现有技术中的性能测试方式而言，能耗明显降低（现有技术中每次测试相当于本申请中测试过程中的每个循环，现有技术中每次测试需要加热大约1升水，而本申请中只需要加热约25平方毫米*400毫米=0.01升）。

本实施例中的各传感器（包括输出温度传感器108、输入温度传感器124、流量传感器、电流传感器130）的检测结果可通过传感器的表盘读取，也可以将其通过数据线与计算机连接，用计算机自动采集。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种电热管性能测试装置，其特征在于，包括套管（100）、螺旋导流叶片（102）、循环液泵（104）、冷却装置（106）、输出温度传感器（108）；

所述套管（100）的两端固定连接有端盖（110），所述端盖（110）中心设有插入口（112），待测电热管（140）从所述插入口（112）插入至所述套管（100）内，所述待测电热管（140）的两端外侧面与所述插入口（112）的内侧面密封连接；

所述螺旋导流叶片（102）环绕所述待测电热管（140）设置；

所述套管（100）一端的所述端盖（110）上固定连接有输入管（114），所述输入管（114）与所述套管（100）内部连通；

所述套管（100）另一端的所述端盖（110）上固定连接有输出管（116），所述输出管（116）与所述套管（100）内部连通；

所述输入管（114）、所述循环液泵（104）、所述冷却装置（106）、所述输出温度传感器（108）、所述输出管（116）依次通过导液管（136）连接。

2.根据权利要求1所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述冷却装置（106）包括冷却池（118）和螺旋状的冷却管（120），所述冷却池（118）内装有冷却液（122），所述冷却管（120）浸泡在所述冷却液（122）内，所述输出管（116）通过所述导液管（136）与所述冷却管（120）的一端连接，所述循环液泵（104）的入口通过所述导液管（136）与所述冷却管（120）的另一端连接，所述循环液泵（104）的出口通过所述导液管（136）与所述输入管（114）连接。

3.根据权利要求2所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述套管（100）、所述输出管（116）、所述输入管（114）、所述端盖（110）、所述导液管（136）均由保温材料制成。

4.根据权利要求3所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述导液管（136）上连接有输入温度传感器（124），所述输入温度传感器（124）位于所述循环液泵（104）和所述冷却装置（106）之间。

5.根据权利要求4所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述导液管（136）上连接有流量传感器，所述流量传感器位于所述循环液泵（104）和所述输入管（114）之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述套管（100）与所述待测电热管（140）同轴设置。

7.根据权利要求1至5任一项所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述套管（100）竖直设置，所述输入管（114）位于所述套管（100）的下端，所述输出管（116）位于所述套管（100）的上端。

8.根据权利要求1至5任一项所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述螺旋导流叶片（102）与所述待测电热管（140）外侧面之间具有间隔。

9.根据权利要求1至5任一项所述的电热管性能测试装置，其特征在于，还包括开关（126）、电源（128）、电流传感器（130）、滑动电阻（132），所述待测电热管（140）的正极、所述开关（126）、所述电源（128）、所述电流传感器（130）、所述滑动电阻（132）、所述待测电热管（140）的负极通过导线（138）依次连接。

10.根据权利要求1至5任一项所述的电热管性能测试装置，其特征在于，所述螺旋导流片的螺距介于5毫米至1厘米之间，所述套管（100）的内侧面与所述待测电热管（140）的外侧面之间的距离介于5毫米至1厘米之间，所述螺旋导流片的内圈与所述待测电热管（140）的外侧面之间的距离介于1毫米至2毫米之间；和/或，所述套管（100）外部套设有隔热管（134），所述隔热管（134）的两端分别与所述套管（100）两端的所述端盖（110）固定连接。