專利名稱：熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著科技的發(fā)展與創(chuàng)新，大功率LED照明燈具等光熱器件將會(huì)進(jìn)入千家萬戶。而光熱器件的表面對(duì)流換熱系數(shù)是熱工計(jì)算方面的一種重要的物性參數(shù)，它對(duì)器件的封裝及散熱優(yōu)化設(shè)計(jì)有非常重要的參考價(jià)值。迄今為止，國內(nèi)外對(duì)表面對(duì)流換熱系數(shù)的確定方法已進(jìn)行了大量研究，提出了多種實(shí)驗(yàn)仿真測(cè)定或數(shù)值計(jì)算方法。本發(fā)明一熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置，屬于熱工測(cè)量技術(shù)的嶄新應(yīng)用領(lǐng)域。它是一種基于第三類邊界條件下待測(cè)試件瞬態(tài)溫度場的變化規(guī)律，利用試件表面溫度的實(shí)測(cè)值推算其表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定方法，進(jìn)而設(shè)計(jì)的一種可以在較高表面換熱強(qiáng)度條件下進(jìn)行測(cè)試的裝置，簡易便捷、智能靈活，在經(jīng)久實(shí)用的基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的理念。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的關(guān)于表面對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算有1、基于溫度場建模仿真，利用溫度場與流體場耦合分析，得到光熱器件模型測(cè)量點(diǎn)的溫度，利用數(shù)值分析進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合計(jì)算。但溫度場建模仿真難度大，數(shù)據(jù)計(jì)算比較復(fù)雜，并且物理參數(shù)多，必然會(huì)增大計(jì)算誤差。2、利用數(shù)值迭代方法，并結(jié)合對(duì)流換熱中的經(jīng)驗(yàn)公式求解。雖然方法比較簡單，但得到的是光熱器件表面的綜合對(duì)流換熱系數(shù)，不能很好的反映其表面的散熱特性，在準(zhǔn)確性方面也有待考證。如何在快速高效的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確地測(cè)算出光熱器件的表面對(duì)流換熱系數(shù)，成為熱工技術(shù)研究的一個(gè)重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本文提出一種利用光熱器件表面實(shí)測(cè)溫度值直接推算出表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定方法，待測(cè)物理量僅是光熱器件的表面溫度。通過使用本文設(shè)計(jì)的測(cè)試裝置，不僅可以在較高表面換熱強(qiáng)度條件下進(jìn)行快速測(cè)試，且可使表面對(duì)流換熱系數(shù)的測(cè)定范圍加寬， 還可能對(duì)其他低導(dǎo)熱性能發(fā)熱材料的表面對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在快速高效的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確地測(cè)算出光熱器件的表面對(duì)流換熱系數(shù)，操作簡便，節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是送風(fēng)管(4)(內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)(5)和計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)(包括溫度調(diào)節(jié)器(7)和A/D轉(zhuǎn)換板(8))，穩(wěn)壓室I (9)，絕緣墊板(10)(內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)、計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)和試件抽屜(11))，穩(wěn)壓室11(12)和排氣口(13)。送風(fēng)管(4)包括熱電偶接點(diǎn)(5)和計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)。裝置中鋪設(shè)的并聯(lián)熱電偶，直接放在氣流的主流中，避免了熱電偶冷端的補(bǔ)償問題，簡化了測(cè)試系統(tǒng)。安裝的計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，采用自動(dòng)記錄方式對(duì)溫度實(shí)時(shí)采樣，可大大提高測(cè)試精度及計(jì)算速度。計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)包括溫度調(diào)節(jié)器(7)和A/D轉(zhuǎn)換板⑶。利用計(jì)算機(jī)可在同一時(shí)刻進(jìn)行多次采樣。對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波平均處理后，可使溫度測(cè)試精度大為提高。 同時(shí)，計(jì)算機(jī)又可將數(shù)據(jù)的采樣、處理、測(cè)試時(shí)間的控制、曲線的擬合、計(jì)算結(jié)果的輸出等一并完成，大大提高了工作效率。絕緣墊板(10)還內(nèi)置試件抽屜(11)，以便于待測(cè)試件的安放，防止熱量的無故散失，從而保證測(cè)算的準(zhǔn)確度。本發(fā)明需要外接220V普通照明電源，以保證風(fēng)機(jī)和計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的正常工作。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明裝置的實(shí)物外觀圖；圖3是本發(fā)明裝置的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明的表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置作出詳細(xì)說明。如圖I所示，將220v的交流電接入風(fēng)機(jī)與計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)(6)，使它們正常工作。風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)由送風(fēng)管(4)送入內(nèi)置有熱電偶接點(diǎn)(5)和計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)的風(fēng)道，進(jìn)入穩(wěn)壓室I (9)，經(jīng)過放置在絕緣墊板(10)中的試件抽屜(11)里的穩(wěn)定工作溫度的待測(cè)試件上表面，進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱，而后經(jīng)由穩(wěn)壓室II (12)和排氣口(13)流出整個(gè)發(fā)明
>j-U ρ α裝直。如圖2所示是本發(fā)明裝置的實(shí)物外觀圖，從圖中可以大致看出整個(gè)發(fā)明裝置的輪廓。如圖3所示是本發(fā)明裝置的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。從圖中可以詳細(xì)地看到整個(gè)發(fā)明裝置的內(nèi)部設(shè)計(jì)，結(jié)合圖I、圖2可以對(duì)整套發(fā)明裝置的功能進(jìn)行清晰的了解。
權(quán)利要求
1.基于熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置，其特征在于還設(shè)置有包括有 送風(fēng)管(4)，內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)(5);計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)，包括溫度調(diào)節(jié)器(7)和A/D轉(zhuǎn)換板(8);穩(wěn)壓室I (9);絕緣墊板(10)，內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)、計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)和試件抽屜(11);穩(wěn)壓室II (12)和排氣口(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置，其特征還在于，送風(fēng)管(4)內(nèi)置有熱電偶接點(diǎn)(5)和計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6);裝置中鋪設(shè)的并聯(lián)熱電偶，直接放在氣流的主流中，避免了熱電偶冷端的補(bǔ)償問題，簡化了測(cè)試系統(tǒng)；安裝的計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，采用自動(dòng)記錄方式對(duì)溫度實(shí)時(shí)采樣，可大大提高測(cè)試精度及計(jì)算速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置，其特征還在于，所述的計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)包括溫度調(diào)節(jié)器(7)和A/D轉(zhuǎn)換板(8);利用計(jì)算機(jī)可在同一時(shí)刻進(jìn)行多次采樣；對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波平均處理后，可使溫度測(cè)試精度大為提高； 同時(shí)，計(jì)算機(jī)又可將數(shù)據(jù)的采樣、處理、測(cè)試時(shí)間的控制、曲線的擬合、計(jì)算結(jié)果的輸出等一并完成，大大提高了工作效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱工試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定裝置，其特征還在于，所述的絕緣墊板(10)還內(nèi)置試件抽屜(11)，以便于待測(cè)試件的安放，防止熱量的無故散失，從而保證測(cè)算的準(zhǔn)確度。
全文摘要
本發(fā)明裝置是一種基于第三類邊界條件下待測(cè)試件瞬態(tài)溫度場的變化規(guī)律，利用試件表面溫度的實(shí)測(cè)值推算其表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定方法，進(jìn)而設(shè)計(jì)的一種可以在較高表面換熱強(qiáng)度條件下進(jìn)行測(cè)試的裝置，包括有送風(fēng)管(4)，內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)(5)；計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)(6)，包括溫度調(diào)節(jié)器(7)和A/D轉(zhuǎn)換板(8)；穩(wěn)壓室I(9)；絕緣墊板(10)，內(nèi)置熱電偶接點(diǎn)、計(jì)算機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)和試件抽屜(11)；穩(wěn)壓室II(12)和排氣口(13)。裝置工作時(shí)，將待測(cè)試件放入試件抽屜，測(cè)出其穩(wěn)定工作時(shí)的溫度；外加風(fēng)機(jī)從送風(fēng)管送風(fēng)，以加快試件表面的強(qiáng)制對(duì)流換熱，測(cè)出此時(shí)試件上表面的溫度。通過計(jì)算這兩者的溫度差(過余溫度)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)試件表面對(duì)流換熱系數(shù)的快速測(cè)定。簡易便捷、智能靈活，在經(jīng)久實(shí)用的基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的理念，可以被科研實(shí)驗(yàn)室廣泛使用，也可以應(yīng)用于熱工方面的研究與計(jì)算中。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102590268SQ201210007659
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者張獻(xiàn), 李勁松, 李陽, 楊慶新, 金亮 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)