專利名稱：熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置的制作方法
技術領域：
隨著科技的發展與創新，大功率LED照明燈具等光熱器件將會進入千家萬戶。而光熱器件的表面對流換熱系數是熱工計算方面的一種重要的物性參數，它對器件的封裝及散熱優化設計有非常重要的參考價值。迄今為止，國內外對表面對流換熱系數的確定方法已進行了大量研究，提出了多種實驗仿真測定或數值計算方法。本發明一熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置，屬于熱工測量技術的嶄新應用領域。它是一種基于第三類邊界條件下待測試件瞬態溫度場的變化規律，利用試件表面溫度的實測值推算其表面對流換熱系數的快速測定方法，進而設計的一種可以在較高表面換熱強度條件下進行測試的裝置，簡易便捷、智能靈活，在經久實用的基礎上又實現了節能環保的理念。
背景技術：
傳統的關于表面對流換熱系數的計算有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量點的溫度，利用數值分析進行數據擬合計算。但溫度場建模仿真難度大，數據計算比較復雜，并且物理參數多，必然會增大計算誤差。2、利用數值迭代方法，并結合對流換熱中的經驗公式求解。雖然方法比較簡單，但得到的是光熱器件表面的綜合對流換熱系數，不能很好的反映其表面的散熱特性，在準確性方面也有待考證。如何在快速高效的基礎上，準確地測算出光熱器件的表面對流換熱系數，成為熱工技術研究的一個重要課題。
發明內容
本文提出一種利用光熱器件表面實測溫度值直接推算出表面對流換熱系數的快速測定方法，待測物理量僅是光熱器件的表面溫度。通過使用本文設計的測試裝置，不僅可以在較高表面換熱強度條件下進行快速測試，且可使表面對流換熱系數的測定范圍加寬， 還可能對其他低導熱性能發熱材料的表面對流換熱系數進行測定。本發明所要解決的技術問題是，在快速高效的基礎上，準確地測算出光熱器件的表面對流換熱系數，操作簡便，節能環保。本發明采用的技術方案是送風管(4)(內置熱電偶接點(5)和計算機溫度檢測系統(6)(包括溫度調節器(7)和A/D轉換板(8))，穩壓室I (9)，絕緣墊板(10)(內置熱電偶接點、計算機溫度檢測系統和試件抽屜(11))，穩壓室11(12)和排氣口(13)。送風管(4)包括熱電偶接點(5)和計算機溫度檢測系統(6)。裝置中鋪設的并聯熱電偶，直接放在氣流的主流中，避免了熱電偶冷端的補償問題，簡化了測試系統。安裝的計算機溫度檢測系統，采用自動記錄方式對溫度實時采樣，可大大提高測試精度及計算速度。計算機溫度檢測系統(6)包括溫度調節器(7)和A/D轉換板⑶。利用計算機可在同一時刻進行多次采樣。對采樣數據進行濾波平均處理后，可使溫度測試精度大為提高。 同時，計算機又可將數據的采樣、處理、測試時間的控制、曲線的擬合、計算結果的輸出等一并完成，大大提高了工作效率。絕緣墊板(10)還內置試件抽屜(11)，以便于待測試件的安放，防止熱量的無故散失，從而保證測算的準確度。本發明需要外接220V普通照明電源，以保證風機和計算機溫度控制系統的正常工作。
圖I是本發明的整體結構框圖；圖2是本發明裝置的實物外觀圖；圖3是本發明裝置的內部構造設計圖。
具體實施例方式下面結合實例和附圖對本發明的表面對流換熱系數的快速測定裝置作出詳細說明。如圖I所示，將220v的交流電接入風機與計算機溫度控制系統(6)，使它們正常工作。風機吹出的風由送風管(4)送入內置有熱電偶接點(5)和計算機溫度檢測系統(6)的風道，進入穩壓室I (9)，經過放置在絕緣墊板(10)中的試件抽屜(11)里的穩定工作溫度的待測試件上表面，進行強制對流換熱，而后經由穩壓室II (12)和排氣口(13)流出整個發明
>j-U ρ α裝直。如圖2所示是本發明裝置的實物外觀圖，從圖中可以大致看出整個發明裝置的輪廓。如圖3所示是本發明裝置的內部構造設計圖。從圖中可以詳細地看到整個發明裝置的內部設計，結合圖I、圖2可以對整套發明裝置的功能進行清晰的了解。
權利要求
1.基于熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置，其特征在于還設置有包括有 送風管(4)，內置熱電偶接點(5);計算機溫度檢測系統(6)，包括溫度調節器(7)和A/D轉換板(8);穩壓室I (9);絕緣墊板(10)，內置熱電偶接點、計算機溫度檢測系統和試件抽屜(11);穩壓室II (12)和排氣口(13)。
2.根據權利要求I所述的熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置，其特征還在于，送風管(4)內置有熱電偶接點(5)和計算機溫度檢測系統(6);裝置中鋪設的并聯熱電偶，直接放在氣流的主流中，避免了熱電偶冷端的補償問題，簡化了測試系統；安裝的計算機溫度檢測系統，采用自動記錄方式對溫度實時采樣，可大大提高測試精度及計算速度。
3.根據權利要求I所述的熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置，其特征還在于，所述的計算機溫度檢測系統(6)包括溫度調節器(7)和A/D轉換板(8);利用計算機可在同一時刻進行多次采樣；對采樣數據進行濾波平均處理后，可使溫度測試精度大為提高； 同時，計算機又可將數據的采樣、處理、測試時間的控制、曲線的擬合、計算結果的輸出等一并完成，大大提高了工作效率。
4.根據權利要求I所述的熱工試件表面對流換熱系數的快速測定裝置，其特征還在于，所述的絕緣墊板(10)還內置試件抽屜(11)，以便于待測試件的安放，防止熱量的無故散失，從而保證測算的準確度。
全文摘要
本發明裝置是一種基于第三類邊界條件下待測試件瞬態溫度場的變化規律，利用試件表面溫度的實測值推算其表面對流換熱系數的快速測定方法，進而設計的一種可以在較高表面換熱強度條件下進行測試的裝置，包括有送風管(4)，內置熱電偶接點(5)；計算機溫度檢測系統(6)，包括溫度調節器(7)和A/D轉換板(8)；穩壓室I(9)；絕緣墊板(10)，內置熱電偶接點、計算機溫度檢測系統和試件抽屜(11)；穩壓室II(12)和排氣口(13)。裝置工作時，將待測試件放入試件抽屜，測出其穩定工作時的溫度；外加風機從送風管送風，以加快試件表面的強制對流換熱，測出此時試件上表面的溫度。通過計算這兩者的溫度差(過余溫度)，可實現對試件表面對流換熱系數的快速測定。簡易便捷、智能靈活，在經久實用的基礎上又實現了節能環保的理念，可以被科研實驗室廣泛使用，也可以應用于熱工方面的研究與計算中。
文檔編號G01N25/20GK102590268SQ201210007659
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者張獻, 李勁松, 李陽, 楊慶新, 金亮 申請人:天津工業大學