[实用新型]表面传热系数的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及表面传热系数测试技术，尤其是涉及一种可实现流体的无介入式表面传热系数测量装置。

背景技术

自然界和工程中，因流体宏观运动造成内部冷、热组成相互掺混，从而产生热量传递的现象称为对流。对流传热有着重要的实际应用和理论背景，涉及地球物理、能源利用、工业安全等诸多领域。表面传热系数是表征对流传热效果的重要参数之一。现有表面传热系数的获得大致有分析法、实验法、比拟法和数值法，其中实验法获得较广泛的应用。不过，实验法往往需要相似理论的指导，最终获得的是与表面传热系数相关的特征数，实际计算时还需要预知流体的导热系数，所得结果的误差常常可达±20%，甚至±25%。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种测量精度得到提高的表面传热系数测量装置及方法。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型流体表面传热系数测量装置包括一个以上流体表面传热系数感受装置、一个以上非介入式热敏体温度监测器、热电偶和数据处理器；每个所述流体表面传热系数感受装置包括红外加热器、置于所述红外加热器的光路上的热敏体和用于支撑所述热敏体的绝热支座，每个非介入式热敏体温度监测器一一对应地置于相应的热敏体的最大红外波段光散射区域内；所述热电偶、各所述红外加热器、各非介入式热敏体温度监测器的信号输出端分别与所述数据处理器电连接。

进一步地，本实用新型还包括计时器，所述计时器与所述数据处理器电连接。

进一步地，本实用新型所述热电偶、各所述热敏体和用于支撑所述热敏体的绝热支座均置于流体空间内。

进一步地，本实用新型所述流体空间的壁上设有光学窗口，所述光学窗口位于各红外加热器的光路和各所述热敏体因热原因释放的光路上。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：在所需测量表面传热系数的流体系统外，设置非介入式的热敏体温度监测器和红外加热器，利用红外光可透射流体介质并传热的特性，首先加热流体系统内预置之热敏体至一定温度，待稳定后，停止加热，此时，热敏体温度的改变将依赖其自身的导热和外部流体的对流传热，借助热敏体温度监测器接收热敏体释放的红外波段光线，记录此过程温度变化，并用计时器记录时长，热电偶记录流体未受测量元件干扰部分的温度，获得热敏体因流体对流而发生的热量变化信息，从而得到对应流体的表面传热系数值。本实用新型结构合理，测量便捷，组成元件对流体的干扰少，可一定程度提高现有技术的测量精度。

附图说明

图1是本实用新型表面传热系数测量装置的结构示意图；

图中：1、流体表面传热系数感受装置，2、非介入式热敏体温度监测器，3、计时器，4、热电偶，5、数据处理器，6、流体空间，7、光学窗口，11、红外加热器，12、热敏体，13、绝热支座。

具体实施方式

图1所示为本实用新型一种表面传热系数测量装置的结构示意图。其中，本实用新型表面传热系数测量装置主要包括流体表面传热系数感受装置1、非介入式热敏体温度监测器2、计时器3、热电偶4和数据处理器5。

流体表面传热系数感受装置1至少有一个，所需使用的流体表面传热系数感受装置的具体数量可根据测量空间和对流体表面传热系数变化考察的范围而定，流体表面传热系数感受装置1的数量越多则对于测量空间表面传热系数变化的考察范围越大。一般，每个流体表面传热系数感受装置1包括红外加热器11、置于该红外加热器的光路上的热敏体12和用于支撑热敏体12的绝热支座13。各流体表面传热系数感受装置1之间的间距可根据所需表面传热系数的精度确定，间距越小，则所测表面传热系数越接近真实值。热敏体12是指由导热系数较大材料制成，同时具有较小几何尺寸的规则形状物体，例如可以是球形或圆柱形。

非介入式热敏体温度监测器2为一个以上，每个非介入式热敏体温度监测器2对应一个热敏体12，并且，每个非介入式热敏体温度监测器2一一对应地置于相应的热敏体12的最大红外波段光散射区域内。

各非介入式热敏体温度监测器2的信号输出端分别与数据处理器5的输入端电连接。各热电偶4、各红外加热器11也分别与数据处理器5电连接。非介入式热敏体温度监测器2是不与所测流体直接接触的温度测量设备，例如可以是Flir A320红外热像仪或红外温度计。数据处理器5用于收集测试数据并进行计算，例如可以是Agilent 34970A数据采集仪。