[发明专利]一种测试不同水膜厚度钢板换热系数的方法和装置

摘要

一种测试不同水膜厚度钢板换热系数的方法，将圆筒状水膜围堰焊接在圆柱形钢板表面，围堰高度h等于拟测试水膜厚度；圆柱形钢板垂直方向设三个测温点，相邻测温点间距设为x，以圆柱形钢板侧面距上端面x/2、x 3/2、x 5/2处钻孔，将热电偶伸入孔中；热电偶冷端连接在多通道数据采集装置上；实验时将钢样放入加热炉，启动数据采集装置进行温度采集。当钢板达到开冷温度后取出钢样放入保温槽中，保温槽置于冷却喷嘴下方；打开喷嘴喷水，冷却水注入水膜围堰，钢板表面围成水膜。当钢板温度达到终冷温度时，停止温度采集，此时得到了距圆柱形钢板上端面不同位置的钢板冷却曲线T(t)，以此可有效测得不同水膜厚度条件下钢板表面换热系数大小。

主权项

一种测试不同水膜厚度钢板换热系数的方法，首先，将圆筒形状的水膜围堰焊接在圆柱形钢板表面，围堰高度h等于拟测试的水膜厚度；圆柱形钢板垂直方向设三个测温点，相邻测温点间距设为x，以圆柱形钢板侧面距上端面不同高度位置即x/2、x 3/2、x 5/2，在该三个点钻孔，将测温用热电偶的热端伸入孔中，并焊接牢固；热电偶的冷端连接在多通道数据采集装置上，数据采集装置与数据存储器连接在一起；实验开始时，将焊有水膜围堰的圆柱形钢样放入加热炉加热，同时启动数据采集装置开始进行温度采集；当钢板达到开冷温度后取出钢样迅速放入由耐火材料制成的保温槽中，保温槽置于冷却喷嘴下方；打开喷嘴持续喷水，使冷却水注入水膜围堰，很快钢板表面围成一定厚度的水膜，多余的冷却水从围堰上沿流出，保证了水膜厚度的恒定；当钢板温度达到终冷温度时，停止温度采集，此时得到了距圆柱形钢板上端面同位置的钢板冷却曲线T(t)；表面点为即x＝0，钢板内部进行了三个测温点的温度采集，分别为a1、a2、a3三点，设t时刻各点温度值为T0、T1、T2、T3，t’时刻各点温度值为T0’、T1’、T2’、T3’；采用下列公式(1)或(2)求出钢板表面与水膜之间的换热系数大小，其中公式(1)取测温点a1、a2的温度，公式(2)取测温点a2、a3的温度； h = λT 2 - λT 1 - cρx 2 ( T 1 - T 1 ′ ) t cρx 3 ( T 1 - T 1 ′ ) 2 λt + x ( 3 2 T 1 - 1 2 T 2 - T w ) - - - ( 1 ) h = 3 λT 3 - 3 λT 2 - 6 cρx 2 ( T 2 - T 2 ′ ) t 9 cρx 3 ( T 2 - T 2 ′ ) λt + x ( 15 2 T 2 - 9 2 T 3 - 3 T w ) - - - ( 2 ) 式中：ρ——密度，kg/m3；λ——热传导率，J/(s·m·℃)；c——比热，J/(kg·℃)；A——计算单元的传热面积，m2；h——对流换热系数，J/(s·m2·℃)x——测温点间距，m；Tw——水温，℃。