RU2680178C1 - Method for quality control of heat pipe - Google Patents

Method for quality control of heat pipe Download PDF

Info

Publication number
RU2680178C1
RU2680178C1 RU2018107631A RU2018107631A RU2680178C1 RU 2680178 C1 RU2680178 C1 RU 2680178C1 RU 2018107631 A RU2018107631 A RU 2018107631A RU 2018107631 A RU2018107631 A RU 2018107631A RU 2680178 C1 RU2680178 C1 RU 2680178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heat pipe
quality
pipe
ribs
Prior art date
Application number
RU2018107631A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Карачинов
Дмитрий Александрович Петров
Александр Сергеевич Ионов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого", Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Priority to RU2018107631A priority Critical patent/RU2680178C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2680178C1 publication Critical patent/RU2680178C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to heat engineering, in particular to methods for monitoring the quality of heat pipes with a symmetrical structure. Method is proposed for controlling the quality of a heat pipe by using contactless optical methods for heat supply and temperature measurement, as well as digital methods for processing the recorded brightness contrast of a thermal field. Before applying heat to the heat pipe, two longitudinal ribs are formed. When this radiation pulsed heat to the middle of the heat pipe and temperature measurement at wavelengths of the infrared range is carried out on the surface of the heat pipe between the ribs, and to reduce the methodological error of measuring the temperature field, the surface of the cavity is subjected to modification by means of blackening.EFFECT: result of the invention is to increase the information content and reliability of quality control of the heat pipe.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой.The invention relates to heat engineering, and in particular to methods for controlling the quality of heat pipes with a symmetric structure.

Известен способ контроля качества симметричной тепловой трубы на нестационарном режиме, в котором импульсный подвод тепла осуществляют к середине тепловой трубы и определяют расстояние до зон с одинаковой температурой, а о качестве тепловой трубы судят по соотношению этих расстояний, при этом зону дефекта определяют как расстояние от точки с одинаковой температурой, наиболее близкой к зоне теплоподвода до ближайшего к ней конца тепловой трубы. (Патент РФ №2059960, Кл. F28D 15/02, опубл. 1996).There is a method of controlling the quality of a symmetrical heat pipe in an unsteady mode, in which a pulsed heat supply is carried out to the middle of the heat pipe and the distance to zones with the same temperature is determined, and the quality of the heat pipe is judged by the ratio of these distances, while the defect zone is determined as the distance from the point with the same temperature closest to the heat supply zone to the end of the heat pipe closest to it. (RF patent No. 2059960, Cl. F28D 15/02, publ. 1996).

Недостатком данного способа является низкая информативность и достоверность контроля, обусловленная невозможностью получения в реальном масштабе времени изображения температурного поля контролируемой области тепловой трубы, а также погрешностью измерения температуры за счет непостоянства контакта датчика температуры и нагревателя с поверхностью корпуса тепловой трубы и наличия неконтролируемых тепловых потоков.The disadvantage of this method is the low information content and reliability of the control, due to the impossibility of real-time images of the temperature field of the controlled area of the heat pipe, as well as the error of temperature measurement due to the inconsistency of the contact of the temperature sensor and heater with the surface of the heat pipe body and the presence of uncontrolled heat fluxes.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип способ контроля качества тепловой трубы путем импульсного подвода тепла к середине тепловой трубы, измерение температуры по разные стороны от зоны теплоподвода, определение зоны дефекта и оценка качества. При этом используют бесконтактные оптические методы подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, а также цифровые методы обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, а о качестве тепловой трубы судят по величине асимметрии изотермической поверхности относительно зоны подвода тепла, а зону дефекта определяют по искажению формы изотермических линий (Патент №2456524, МПК F28D 15/02, 20.07.2012 Бюл. №20).Closest to the technical solution is the prototype method of controlling the quality of the heat pipe by means of a pulsed heat supply to the middle of the heat pipe, measuring the temperature on either side of the heat supply zone, determining the defect zone and assessing the quality. In this case, non-contact optical methods of heat input and temperature measurement at infrared wavelengths are used, as well as digital methods of processing the recorded brightness contrast of the heat field, and the quality of the heat pipe is judged by the asymmetry of the isothermal surface relative to the heat supply zone, and the defect zone is determined by distortion forms of isothermal lines (Patent No. 2456524, IPC F28D 15/02, 20.07.2012 Bull. No. 20).

Недостатком данного способа является сильная зависимость качества регистрируемого ИК - яркостного контраста теплового поля от коэффициента излучения материала корпуса тепловой трубы, которая для труб из алюминия и алюминиевых сплавов исключает прямое применение данного способа.The disadvantage of this method is the strong dependence of the quality of the recorded IR - brightness contrast of the thermal field on the emissivity of the material of the heat pipe body, which excludes the direct application of this method for pipes from aluminum and aluminum alloys.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение информативности и достоверности контроля качества симметричных тепловых труб, за счет улучшения регистрируемого ИК - яркостного контраста теплового поля при использовании бесконтактных методов импульсного подвод тепла и измерения температур.The objective of the proposed technical solution is to increase the information content and reliability of the quality control of symmetrical heat pipes, by improving the recorded IR - brightness contrast of the heat field when using non-contact methods of pulsed heat input and temperature measurement.

Технический результат заявляемого решения выражен в возможности визуализации дефектных областей и достоверной количественной оценки качества тепловой трубы за счет того, что перед подводом тепла тепловую трубу оребряют, а измерение температур поверхности тепловой трубы осуществляется по регистрируемому в инфракрасном (ИК) диапазоне длин волн яркостному контрасту контролируемой поверхности между ребрами, а импульсный подвод тепла к середине контролируемой поверхности между ребрами осуществляется радиационным методом. При этом, как и в прототипе, осуществляют обработку зарегистрированного тепловизионного изображения контролируемой поверхности, где по характеру искажения линий изотерм выявляются дефектные области, а по степени асимметрии изотермических поверхностей теплового поля контролируемой поверхности относительно зоны подвода тепла судят о качестве тепловой трубы. Пространство между ребрами тепловой трубы представляет собой полость в виде модели абсолютно черного тела (см. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М.: Наука, 1982. - С. 247-258). Поэтому контролируемая поверхность тепловой трубы между ребрами обладает большим значением коэффициента излучения, нежели на плоском участке трубы, что способствует улучшению качества регистрируемого ИК - яркостного контраста теплового поля (повышается информативность и достоверность) и увеличению коэффициента поглощения поверхности, что имеет важное значении при радиационном методе нагрева. Для снижения методической погрешности измерений температурного поля, возникающей за счет явления переотражения, например, фонового излучения между ребрами, поверхность полости подвергают модификации, например, чернят известными методами (см.: Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: М.: Мир, 1988, 416 с., Шейндлин А.Е. Излучающие свойства твердых материалов. М: Энергия, 1974. - 472 с.).The technical result of the proposed solution is expressed in the ability to visualize defective areas and reliable quantitative assessment of the quality of the heat pipe due to the fact that the heat pipe is finned before the heat is supplied, and the surface temperature of the heat pipe is measured by the brightness contrast of the surface being recorded in the infrared (IR) wavelength range between the ribs, and a pulsed supply of heat to the middle of the controlled surface between the ribs is carried out by the radiation method. In this case, as in the prototype, the registered thermal imaging image of the controlled surface is processed, where defective areas are detected by the nature of the distortion of the isotherm lines, and the quality of the heat pipe is judged by the degree of asymmetry of the isothermal surfaces of the thermal field of the controlled surface relative to the heat supply zone. The space between the edges of the heat pipe is a cavity in the form of a model of a completely black body (see Light D.Ya. Optical methods for measuring true temperatures. M .: Nauka, 1982. - P. 247-258). Therefore, the controlled surface of the heat pipe between the ribs has a higher emissivity than on a flat pipe section, which helps to improve the quality of the recorded IR - brightness contrast of the heat field (information content and reliability increase) and increase the surface absorption coefficient, which is important for the radiative heating method . To reduce the methodological error of temperature field measurements arising due to the phenomenon of rereflection, for example, background radiation between the ribs, the surface of the cavity is modified, for example, blackened by known methods (see: Gossorg J. Infrared thermography. Fundamentals, technology, application: M: Mir, 1988, 416 pp., Sheindlin AE Radiating properties of solid materials. M: Energy, 1974. - 472 pp.).

Для достижения технического результата предложен способ контроля качества тепловой трубы путем использования бесконтактных оптических методов подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, а также цифровых методов обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, при этом перед подводом тепла тепловую трубу оребряют, а радиационный импульсный подвод тепла к середине тепловой трубы и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона осуществляют на поверхности тепловой трубы между ребрами. Для снижения методической погрешности измерений температурного поля всю поверхность полости подвергают модификации посредством чернения известным методом.To achieve a technical result, a method is proposed for controlling the quality of a heat pipe by using non-contact optical methods of heat input and measuring temperature at infrared wavelengths, as well as digital methods of processing the recorded brightness contrast of the heat field, while the heat pipe is finned before the heat supply, and the pulsed radiation supply heat to the middle of the heat pipe and temperature measurements at infrared wavelengths are carried out on the surface of the heat pipe between the ribs. To reduce the methodological error of temperature field measurements, the entire surface of the cavity is modified by blackening by a known method.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации метода. На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:In FIG. 1 shows a device for implementing the method. In the drawing and in the text, the following notation:

1 - тепловая труба; 2 - ребро; 3 - импульсный источник теплового потока; 4 - ИК- импульсный источник света; 5 - тепловизор; 6 - канал связи; 7 - персональный компьютер с программным обеспечением Способ осуществляется следующим образом.1 - heat pipe; 2 - rib; 3 - pulse source of heat flux; 4 - IR pulsed light source; 5 - thermal imager; 6 - communication channel; 7 - personal computer with software. The method is as follows.

Перед подводом тепла на тепловой трубе 1 с симметричной структурой, например, прямоугольной формы, по всей ее длине известным методом формируют два продольных ребра 2, образующих в пределах контролируемой поверхности полость в виде модели абсолютно черного тела. В середину трубы 1 на контролируемую поверхность между ребрами 2 от ИК - источника света 4 на время 30-120 с. подают калиброванный тепловой импульс в виде лучистого теплового потока, который за счет явления оптического поглощения создает на поверхности тепловой трубы поверхностный источник тепла заданной формы 3. Одновременно с подачей теплового импульса осуществляют с помощью тепловизора 5, канала связи 6 и персонального компьютера 7 регистрацию и запоминание изображения яркостного контраста поверхности тепловой трубы 1, например, "в режиме стоп кадра" или "мультипликации". Как и в прототипе, с помощью персонального компьютера 6 и программного обеспечения, реализующего известные алгоритмы цифровой обработки (см. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В.А. Сойфера. - М.: Физматлит, 2001. С. 192-201; С. 251-271; С. 601-624.), на сохраненных изображениях яркостного контраста поверхности тепловой трубы 1 выделяют изотермические линии (изотермы) и рассчитывают коэффициент асимметрии изотермической поверхности относительно поверхностного источника тепла (зоны подвода тепла). Для качественной тепловой трубы изотермы будут располагаться симметрично и коэффициент асимметрии будет равен нулю. На некачественной тепловой трубе зону локализации дефекта, который может являться, в том числе, как источником, так и стоком тепловой энергии, определяют на обработанных изображениях визуально по искажениям линии изотермы. Для снижения методической погрешности за счет увеличения яркостного контраста изображения поверхности тепловой трубы 1 перед подводом тепла, всю поверхность полости, образованной ребрами 2 и трубой 1 известным методом подвергают модификации посредством чернения. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:Before applying heat to a heat pipe 1 with a symmetrical structure, for example, of rectangular shape, along its entire length, two longitudinal ribs 2 are formed by the known method along the entire length, forming a cavity in the form of a model of a completely black body within the controlled surface. In the middle of the pipe 1 on a controlled surface between the ribs 2 from the IR - light source 4 for a time of 30-120 s. a calibrated heat pulse is supplied in the form of a radiant heat flux, which, due to the phenomenon of optical absorption, creates a surface heat source of a given shape 3 on the surface of the heat pipe. Simultaneously with the supply of a heat pulse, the image is recorded and stored using a thermal imager 5, a communication channel 6 and a personal computer 7 the brightness contrast of the surface of the heat pipe 1, for example, "in the freeze frame mode" or "animation". As in the prototype, using a personal computer 6 and software that implements well-known digital processing algorithms (see Methods of computer image processing / Ed. By V. A. Soifer. - M.: Fizmatlit, 2001. P. 192-201; P. 251-271; S. 601-624.), Isothermal lines (isotherms) are selected on the saved images of the luminance contrast of the surface of the heat pipe 1 and the asymmetry coefficient of the isothermal surface relative to the surface heat source (heat supply zone) is calculated. For a high-quality heat pipe, the isotherms will be located symmetrically and the asymmetry coefficient will be zero. On a poor-quality heat pipe, the zone of localization of the defect, which can be, inter alia, both a source and a sink of thermal energy, is determined on the processed images visually by distortion of the isotherm line. To reduce the methodological error by increasing the brightness contrast of the image of the surface of the heat pipe 1 before applying heat, the entire surface of the cavity formed by the ribs 2 and the pipe 1 by a known method is modified by blackening. Thus, the present invention allows:

- повысить информативность и достоверность количественной оценки контроля качества тепловой трубы;- increase the information content and reliability of the quantitative assessment of the quality control of the heat pipe;

- уменьшить методическую погрешность измерений;- reduce the methodological error of measurements;

- автоматизировать процесс контроля.- automate the control process.

Claims (2)

1. Способ контроля качества тепловой трубы, включающий бесконтактные оптические методы подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, а также цифровые методы обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, при этом о качестве тепловой трубы судят по величине коэффициента асимметрии изотермической поверхности относительно зоны подвода тепла, а зону дефекта определяют визуально по искажению формы изотермических линий, отличающийся тем, что перед подводом тепла на тепловой трубе формируют два продольных ребра, а радиационный импульсный подвод тепла к середине тепловой трубы и измерение температуры на длинах волн инфракрасного диапазона осуществляют на поверхности тепловой трубы между ребрами.1. A method for controlling the quality of a heat pipe, including non-contact optical methods for heat input and temperature measurement at infrared wavelengths, as well as digital methods for processing the recorded brightness contrast of a heat field, and the quality of a heat pipe is judged by the asymmetry coefficient of the isothermal surface relative to the supply zone heat, and the defect zone is determined visually by distorting the shape of the isothermal lines, characterized in that before applying heat to the heat pipe va longitudinal edges, and the radiation pulse supply of heat to the middle of the heat pipe, and temperature measurement on infrared wavelengths carried on the surface of the heat pipe between the ribs. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед подводом тепла всю поверхность полости, образованной ребрами и трубой, подвергают модификации посредством чернения.2. The method according to p. 1, characterized in that before applying heat, the entire surface of the cavity formed by the ribs and the pipe is modified by blackening.
RU2018107631A 2018-03-01 2018-03-01 Method for quality control of heat pipe RU2680178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107631A RU2680178C1 (en) 2018-03-01 2018-03-01 Method for quality control of heat pipe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107631A RU2680178C1 (en) 2018-03-01 2018-03-01 Method for quality control of heat pipe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680178C1 true RU2680178C1 (en) 2019-02-18

Family

ID=65442764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107631A RU2680178C1 (en) 2018-03-01 2018-03-01 Method for quality control of heat pipe

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680178C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220334073A1 (en) * 2021-04-20 2022-10-20 Delta Electronics, Inc. Contactless inspection apparatus of heat pipe and method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059960C1 (en) * 1993-04-16 1996-05-10 Государственное предприятие НПО "Техномаш" Heat pipe quality control method
US6337794B1 (en) * 2000-02-11 2002-01-08 International Business Machines Corporation Isothermal heat sink with tiered cooling channels
US6535628B2 (en) * 1998-10-15 2003-03-18 Applied Materials, Inc. Detection of wafer fragments in a wafer processing apparatus
RU2456524C1 (en) * 2010-12-23 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") Heat pipe quality control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059960C1 (en) * 1993-04-16 1996-05-10 Государственное предприятие НПО "Техномаш" Heat pipe quality control method
US6535628B2 (en) * 1998-10-15 2003-03-18 Applied Materials, Inc. Detection of wafer fragments in a wafer processing apparatus
US6337794B1 (en) * 2000-02-11 2002-01-08 International Business Machines Corporation Isothermal heat sink with tiered cooling channels
RU2456524C1 (en) * 2010-12-23 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") Heat pipe quality control method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220334073A1 (en) * 2021-04-20 2022-10-20 Delta Electronics, Inc. Contactless inspection apparatus of heat pipe and method thereof
US11774385B2 (en) * 2021-04-20 2023-10-03 Delta Electronics, Inc. Contactless inspection apparatus of heat pipe and method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bedoya et al. Measurement of in-plane thermal diffusivity of solids moving at constant velocity using laser spot infrared thermography
Fieberg et al. Determination of thermal contact resistance from transient temperature measurements
Kim et al. Detection of liquid–vapor–solid triple contact line in two-phase heat transfer phenomena using high-speed infrared thermometry
Harzallah et al. A coupled in-situ measurement of temperature and kinematic fields in Ti-6Al-4V serrated chip formation at micro-scale
RU2680178C1 (en) Method for quality control of heat pipe
JP4217255B2 (en) Steel plate temperature measuring method and temperature measuring device, and steel plate temperature control method
Fénot et al. A heat transfer measurement of jet impingement with high injection temperature
Carrascal et al. Determination of the Paris' law constants by means of infrared thermographic techniques
KR101867715B1 (en) Temperature measurement apparatus for tap hole of blast furnace
Coppa et al. Normal emissivity of samples surrounded by surfaces at diverse temperatures
RU2456524C1 (en) Heat pipe quality control method
Rakrueangdet et al. Emissivity measurements of reflective materials using infrared thermography
Brüggemann et al. Comparison of experimental determined and numerical simulated temperature fields for quality assurance at laser beam welding of steels and aluminium alloyings
Trofimov et al. Infrared thermometry in high temperature materials processing: influence of liquid water and steam
RU2685804C1 (en) Method for quality control of heat pipe
Coniglio et al. Weld pool surface temperature measurement from polarization state of thermal emission
JP6570059B2 (en) Non-contact temperature measurement method and measurement system
Struleva et al. Comparison of femtosecond laser ablation of gold and nickel
JP7396328B2 (en) Temperature measurement method, temperature measurement device, and manufacturing method for zinc-based hot-dip coated steel sheet
JP2001274109A5 (en)
JP6292609B2 (en) Non-contact temperature measuring method and measuring apparatus
JP2005188994A (en) Measuring method for thickness of liniment on die, and the control method for coverage of liniment on die
McGuinness et al. Strip temperature in a metal coating line annealing furnace
KR20200095454A (en) Method and system for measuring the temperature of a moving strip
Small IV et al. Two-color infrared thermometer for low-temperature measurement using a hollow glass optical fiber