[发明专利]泰勒库特流轴向传热测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，包括外壳、上端盖、下端盖、飞轮和测试单元；上端盖和下端盖分别密封连接所述外壳，与设置在外壳内部的飞轮形成罐状间隙腔室；所述上端盖提供热源，所述下端盖设有将流体通入所述罐状间隙腔室下盘面间隙内的进液口和将混热后的流体输出的出液口；所述飞轮通过转轴带动间隙流体转动，将所述上端盖的热量沿轴向经罐状竖面间隙传递到下盘面间隙；所述测试单元包括设置在所述外壳上的若干测温计、设置在所述下端盖进液口和出液口的测温计、以及设置在所述下端盖进液口的流量计。

2.如权利要求1所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述飞轮包括内部空腔体和外部套圈，所述内部空腔体和外部套圈之间固定连接，所述内部空腔体固定连接所述转轴。

3.如权利要求2所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述内部空腔体的两端部的边缘呈阶梯状，所述外部套圈的两端部的内边缘呈阶梯状，所述内部空腔体的阶梯状边缘和所述外部套圈的阶梯状边缘配合连接。

4.如权利要求2所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述内部空腔体的端部和所述外部套圈的端部紧密连接，所述内部空腔体的非端部的部位和所述外部套圈的非端部的部位之间存在间隙。

5.如权利要求1所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述上端盖包括依次层叠连接的间隙调整板、热源基座和盖板，所述间隙调整板用于调整所述上端盖和所述飞轮之间的间隙，所述热源基座用于提供热源，所述盖板用于盖住所述热源基座、以防止热量向外散失。

6.如权利要求5所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述间隙调整板可拆分，拆分线经过所述转轴设置的部位。

7.如权利要求5所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述热源基座内设置有若干扇区蛇形孔流道，通过外部高温液体在所述蛇形流道内的流动产生热源。

8.如权利要求1所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述外壳外壁上设有隔热层。

9.如权利要求1所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，所述下端盖的出液口呈L型。

10.如权利要求9所述的泰勒库特流轴向传热测试装置，其特征在于，每个所述L型出液口转弯处均设有一测温计，且测温计的探头正对来流。

11.一种如权利要求1-10中任意一项所述的测试装置的泰勒库特流轴向传热测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：上端盖提供热源；

S2：在外壳内注满液体，飞轮静止时，热源以导热的方式通过上端盖和间隙内的流体传递给下端，形成柱面间隙流场，柱面间隙流场温度呈线性分布；

S3：驱动所述转轴旋转，所述转轴带动飞轮在间隙流体中旋转，当转速较低时，间隙流动处于层流状态，柱面间隙流场温度线性分布；

S4：当转轴转速较高时，间隙内的流体由于飞轮端面的泵送效应及侧面的离心效应发生对流及脉动，从而使得上端盖的热量通过对流换热的方式沿着轴向方向传递，所述上端面的热量通过所述飞轮与所述上端盖间的盘面间隙流体对流换热带走，再通过所述外壳与飞轮间的柱面间隙流体对流换热带走，再与所述下端盖中心入口进入的低温流体混合后从所述下端盖出液口随流体带走；

S5：通过变换转轴转速，测量出不同转速对应的所述下端盖上的进液温度T1，流量M，出液温度T2及外壳上的轴向温度分布，从而获得轴向传热量Q＝Cm(T2-T1)，其中，C为流体比热容，m为根据进液口和出液口间的流体流量获得的质量。