[发明专利]大空间外管空气自然对流传热实验装置

摘要

本发明公开了一种大空间外管空气自然对流传热实验装置，可以灵活的研究外管空气自然对流传热规律。该装置包括三部分，一部分为外管悬挂架，一部分为控制采集分析仪，一部分为计算机。外管悬挂架呈长方体框架结构，加热外管用两根吊挂丝挂在两根悬挂横杆上，加热外管表面焊接热电偶，热电偶接控制采集分析仪。控制采集分析仪接计算机，实现实时检测、计算分析。本发明外管悬挂架结构简单，操作灵活方便；设备体积小、数量少、测量精度高；实验范围扩大；实验结果可以实时显示、存储、打印，是一套模块化、智能化、方便而实用的测试分析装置。

主权项

1、一种大空间外管空气自然对流传热实验装置，包括三部分，一部分为外管悬挂架，一部分为控制采集分析仪，一部分为计算机，外管悬挂架呈长方体框架结构，它包括：两根悬挂横杆、其中一根横杆与两根可上下移动的活动立杆连接，另一根横杆与两根固定立杆连接，活动立杆插在立管中，插入端装紧固圈，固定立杆与立管用六根连接杆固定，构成框架，底部安装地角轮。加热外管用两根吊挂丝挂在两根悬挂横杆上，吊挂丝与加热外管连接处装绝缘隔热件。活动立杆上升高度为H，连接杆长度为L，加热外管悬挂角度α＝arctg(H/L)。加热外管的内部装电阻丝，电阻丝穿在绝缘管内，绝缘管通过支撑件固定在加热外管内，加热外管两端有端盖，端盖上有固定电阻丝的接头，接头接电源导线。采用可控硅控制加热电源。加热外管表面焊接热电偶，热电偶接控制采集分析仪；加热外管采用圆管或螺旋管或翅片管，其外管当量直径d为20～40mm，管外径d与管长x之比为1∶30～35，悬挂架吊挂一组几何相似的加热管1～10根，每根外管表面均布2～3付测温热电偶，吊挂丝的长度为加热管外径d的15～20倍，加热管之间呈叉排形式吊挂，吊挂间距为管外径d的15～20倍，每根管的倾斜角α为0°～45°；控制采集分析仪由MCS51系列单片机为核心的智能控制器构成，它包括8路模拟量输入接口，其中6路热电偶、1路热电阻和1路0～5V直流电压输入端；8路A/D转换器；6路开关量输出端；一个EEPROM存储器；1个RS485接口以及电源和看门狗；还有装载在MCS51单片机上的加热控制程序和数据采集程序；安装在管壁上的热电偶，两个或三个一组并联，采用并联电阻进行信号平均处理，成为信号T，通过放大器进入A/D转换器，测量室温热电阻Pt100通过放大器进入到A/D转换器，0～5V直流电压直接进入A/D转换器；MCS51系列单片机具有四个8位通用接口，这四个接口分别是P0～P3，8路A/D转换器输出端接到P0和P2上，6路开关量输出接到P3接口的P3.2～P3.7上，RS485接口接到P3.0和P3.1上，其余的器件包括EEPROM存储器接在P1接口上，6路开关量输出端通过光电耦合器分别连接到6个可控硅SCR1～SCR6上，采用调整导通占空比控制信号的方式，输出6路恒定功率W1～W6到加热外管；计算机部分采用内存128兆、速度400MHz以上配置，与RS485接口相接，数据处理程序装载在计算机内。