[发明专利]一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法

摘要

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。

主权项

1.一种非规则固体壁面实时传热量的测量方法，其特征在于：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Ti1、Ti2……Tin；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……λn已知，各种导热材料的发射率ε1、ε2……εn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qi1、qi2……qin均相等；由于所述特征测点的不同导热材料的热流密度值相等，根据公式1选取任意两种导热材料的热流密度值计算所述特征测点处非规则固体壁面的温度Tj，公式1如下：整理得：所述特征测点处的所述被测壁面温度Tj：其中，qi1、qi2分别为所述测量贴片中的两种导热材料的热流密度，单位为W/㎡；λ1、λ2分别为所述测量贴片中的两种导热材料的热导率，单位为W/m˙k；Ti1、Ti2分别为所述测量贴片中的两种导热材料的表面温度，单位为℃；Tj为所述测量贴片中的两种导热材料与被测物体紧密贴合的底面温度，单位为℃；L1、L2分别为所述测点处两种导热材料的厚度，两种导热材料的厚度一致且均匀，即：L1＝L2；单位为m；根据下述公式2，可计算所述被测壁面内任一特征网格内的热流密度，公式2如下：或……或其中，qi1、qi2……qin为单一所述测量贴片中若干种确定的导热材料计算出的测点处所述非规则固体壁面的热流密度，单位为W/㎡；λ1、λ2……λn分别为所述测点处若干种导热材料的热导率，单位为W/m˙k；Ti1、Ti2……Tin为所述测点处若干种导热材料的表面温度，单位为℃；L1、L2……Ln为所述测点处若干种导热材料的厚度，各导热材料的厚度一致且均匀，单位为m。步骤7：计算计算被测壁面总的传热量Q；根据步骤6中的公式2计算出不同特征网格内的所述特征测点的热流密度，根据以下公式3计算所述被测壁面任一网格的实时传热量，公式3如下：Qi＝Ai·qi其中，Qi为该特征网格的传热量，单位为W，Ai为该特征网格的面积，单位为㎡。根据以下公式4计算所述被测物体壁面各个特征网格的总传热量，公式4如下：其中，Q为所述被测物体壁面各个特征网格的总传热量，单位为W；N为划分网格的个数。