[发明专利]一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法

说明书

本发明公开了一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法，在非规则固体壁面划分特征网格，并在特征网格内的特征测点设置测量贴片，通过红外成像装置采集测量贴片的温度信息，经过数据传输装置输送到数据处理中心进行处理，最终得出整个被测物体的被测壁面总的传热量。本发明基于非接触式红外测量原理，避免了传统方法在装置安装过程中对被测物体壁面的破坏与被测物体壁面的温度场及热流场的扰动，能够适应空腔型被测物体内部流体的流动状况、温度及压力的交变影响，热流密度的测量范围广泛，最大热流密度的测量值可以达到10⁶数量级。

技术领域

本发明涉及热工检测技术领域，特别是涉及一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法。

背景技术

在许多工业生产及民用生活领域，尤其是涉及有关非稳态导热耦合问题的研究领域，实时传热量的获取与测量在工业现场、环境保护及民用生活等各个领域受到广泛关注。

现有实时传热量的获取方式主要通过热电偶测量沿热流传递方向上不同距离处的温度差推导出相应的热流密度，进而求出研究对象的传热量。然而由于热电偶的存在导致被测物体及测量元件之间不可避免的产生接触热阻，并对被测物体的外部环境产生干扰。尤其对于被测物体是大面积、不规则形状时，测量的难度及成本就更高。

此外，若被测物体壁面同时受到其内部流体的流动状况、温度及压力的交变影响及外部环境参数(温度、湿度、风速等)的共同作用并影响时，将给涉及复杂参数作用下的非稳态传热耦合问题的热流密度及实时传热量的获取带来极大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合大面积、非规则固体壁面热流密度及实时传热量的测量方法，能够达到在复杂的内、外部环境作用下，精确、实时的测量大面积、非规则固体壁面的热流密度及实时传热量的目的，对被测物体扰动很小，应用领域广泛。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：划分特征网格；

选取非规则固体壁面为被测壁面，通过红外成像装置测量所述被测壁面的温度分布，根据上述温度分布的特征和所述被测壁面的形状特征对所述被测壁面划分若干个特征网格；

步骤2：选定特征网格的特征测点；

在步骤1中的所述特征网格中选择具有代表性的位置作为特征测点，所述特征测点用于替代所述特征网格的整个区域；

步骤3：制作测量贴片；

采用若干热导率不同的材料制成测量贴片，若干所述测量贴片的热导材料形状和大小均相同；

步骤4：安放测量贴片；

将所述测量贴片紧密贴合在所述被测壁面上各个特征网格内的所述特征测点上；

步骤5：获取特征测点的温度参数；

通过红外成像装置读取在不同位置的所述特征测点的不同导热材料的表面温度T_i1、T_i2……T_in；

步骤6：计算测量贴片处的热流密度；

由于所述测量贴片是由若干种确定的导热材料制成，且各种导热材料的热导率λ₁、λ₂……λ_n已知，各种导热材料的发射率ε₁、ε₂……ε_n已知，导热材料的厚度一致且均为L，则通过所述测量贴片的不同导热材料获得的热流密度q_i1、q_i2……q_in均相等；