專利名稱：換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及換熱器流動(dòng)傳熱過程中溫度場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種換熱翅片的溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
流動(dòng)傳熱現(xiàn)象普遍存在于各工業(yè)過程中，近年來，出現(xiàn)了許多強(qiáng)化換熱技術(shù)并被 實(shí)踐應(yīng)用。但是，大部分強(qiáng)化技術(shù)都是以功耗的大幅度增加換取了傳熱效果的提高，這是因 為，流動(dòng)傳熱的微觀影響機(jī)理并不十分清晰。各種換熱器的流動(dòng)傳熱性能的研究大多是以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試其宏觀性能指標(biāo)為主， 即測(cè)得換熱器進(jìn)出口溫差及壓差等指標(biāo)。至于換熱器內(nèi)的流動(dòng)以及傳熱具體細(xì)節(jié)則無從得 知。隨著數(shù)值仿真技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬換熱器的熱力性能成為流動(dòng)傳熱研究的重要手段， 通過模擬分析可以“透視”換熱器內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)?，F(xiàn)階段，需要新型的實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段以 驗(yàn)證仿真結(jié)果。可視化實(shí)驗(yàn)測(cè)試流動(dòng)傳熱的場(chǎng)分布信息是理想的驗(yàn)證手段。目前，國(guó)內(nèi)外的研究 均致力于可視化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的開發(fā)。國(guó)外，一些學(xué)者通過采用煙流法或染料法等結(jié)合激 光以及照相技術(shù)，對(duì)波紋管道內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)研究，還有學(xué)者利用染料流 法以及二氧化鈦油膜法實(shí)現(xiàn)了對(duì)翅片不同排列形式的傳熱表面的流動(dòng)情況進(jìn)行了可視化 研究，隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，PIV技術(shù)也經(jīng)常用作流動(dòng)情況的測(cè)試分析。國(guó)內(nèi)外的可視化實(shí) 驗(yàn)研究更多地集中在流場(chǎng)測(cè)試上，因此，迫切需要建立一種新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換熱表面溫 度場(chǎng)分布的可視化研究。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有換熱器流動(dòng)傳熱過程中詳細(xì)溫度場(chǎng)分 布信息獲取困難的不足，提供一種換熱表面溫度場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)交匯于換熱器的介質(zhì)通 道，介質(zhì)通道中的一個(gè)與換熱器的外殼相接，另一個(gè)與換熱器的內(nèi)管相接，該內(nèi)管上設(shè)換熱 翅片；所述換熱器的內(nèi)管與介質(zhì)通道是活動(dòng)連接的；換熱器有一處活動(dòng)連接的外殼部位， 該外殼部位的內(nèi)壁與所述內(nèi)管固定連接，且其外壁與一個(gè)快速彈簧相連；所述快速彈簧的 伸縮段上方設(shè)置一個(gè)紅外溫度攝像儀。作為一種改進(jìn)，所述換熱翅片是中空的，與內(nèi)管的內(nèi)部相通。作為一種改進(jìn)，所述快速彈簧設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)。作為一種改進(jìn)，所述兩個(gè)介質(zhì)通道是冷風(fēng)通道和熱風(fēng)通道，作為一種改進(jìn)，所述介質(zhì)通道由換熱器向外依次為入口段、測(cè)量段、整流段、風(fēng) 門、加熱器和風(fēng)機(jī)；測(cè)量段上設(shè)測(cè)量孔，整流段內(nèi)置整流網(wǎng)，風(fēng)門內(nèi)置流量調(diào)節(jié)閥門。作為一種改進(jìn)，所述介質(zhì)通道外部包裹保溫層。[0013]作為一種改進(jìn)，所述介質(zhì)通道內(nèi)設(shè)置過濾網(wǎng)。與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是1、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法由于換熱器內(nèi)流道的細(xì)膩，以及換熱器材料等多方面的限制，無 法開展溫度場(chǎng)可視化研究，即使設(shè)置全場(chǎng)多點(diǎn)測(cè)試，也會(huì)在很大程度上影響流動(dòng)及傳熱狀 況；而本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過非接觸式測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)換熱翅片表面溫度場(chǎng)的可視化測(cè)試，得到全 場(chǎng)溫度分布的詳細(xì)信息。2、與傳統(tǒng)風(fēng)洞測(cè)試相比，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)便捷輕巧，便于移動(dòng)；而且可以根據(jù)不同數(shù)值 模擬驗(yàn)證需求，通過替換實(shí)驗(yàn)段，實(shí)現(xiàn)多種換熱表面的可視化測(cè)試。 3、為了實(shí)現(xiàn)換熱翅片表面的紅外攝像測(cè)量，避開材料的非透明障礙，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 設(shè)置有快速彈簧，其與擋板配合；在換熱翅片流動(dòng)傳熱達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，可快速將翅片彈出至 紅外攝像儀下方，從而完成溫度全場(chǎng)瞬時(shí)記錄功能。4、該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可同時(shí)配置熱電偶測(cè)試，以完成對(duì)紅外攝像儀的標(biāo)定與校驗(yàn)等，有 助于提高測(cè)試可靠性與測(cè)試精度。

圖1為溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置水平方向布置示意圖；圖2為溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置豎直方向布置示意圖；圖3為熱交換過程中換熱翅片位置示意圖；圖4為快速彈簧收回、換熱翅片被拉出后的位置示意圖。圖中附圖標(biāo)記為風(fēng)機(jī)1、加熱器2、風(fēng)門3、整流段4、測(cè)量段5、入口段6、實(shí)驗(yàn)段 7 (即換熱器)、換熱翅片8、快速彈簧9、紅外熱像儀10。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置包括兩個(gè)交匯于換熱器(即實(shí)驗(yàn)段7)的介 質(zhì)通道，本實(shí)施例中，兩個(gè)介質(zhì)通道是冷風(fēng)通道和熱風(fēng)通道，介質(zhì)通道內(nèi)可設(shè)置過濾網(wǎng)，外 部均包裹保溫層。介質(zhì)通道由換熱器向外依次為入口段6、測(cè)量段5、整流段4、風(fēng)門3、加 熱器2和風(fēng)機(jī)1 ；測(cè)量段5上設(shè)測(cè)量孔，用于插入溫度或流量測(cè)量?jī)x；整流段4內(nèi)置整流網(wǎng)， 風(fēng)門3內(nèi)置流量調(diào)節(jié)閥門。風(fēng)機(jī)1和加熱器2可根據(jù)需要選用帶檔位可調(diào)的型號(hào)。介質(zhì)通道中的一個(gè)(冷風(fēng)通道或熱風(fēng)通道)與換熱器(即實(shí)驗(yàn)段7)的外殼相接， 另一個(gè)(熱風(fēng)通道或冷風(fēng)通道)與換熱器的內(nèi)管相接，該內(nèi)管上設(shè)換熱翅片8 ；所述換熱器 的內(nèi)管與介質(zhì)通道是活動(dòng)連接的；換熱器有一處活動(dòng)連接的外殼部位，該外殼部位的內(nèi)壁 與前述內(nèi)管固定連接，且其外壁與一個(gè)設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)的快速彈簧9相連；快速彈簧9的伸縮 段上方設(shè)置一個(gè)紅外溫度攝像儀10。流動(dòng)傳熱實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)達(dá)到熱平衡時(shí)的狀態(tài)如圖3、4所示。在熱交換的流動(dòng) 傳熱實(shí)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，快速彈簧9處于拉緊狀態(tài)；當(dāng)達(dá)到熱平衡后啟動(dòng)快速彈簧9將換熱翅片8 拉出，同時(shí)由布置在換熱翅片8拉出位置上方的紅外溫度攝像儀10進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，將換熱 翅片8表面的溫度場(chǎng)分布情況攝錄為熱像圖。紅外溫度攝像儀10可與控制計(jì)算機(jī)相連，便 于保存及處理圖象。[0028]在實(shí)驗(yàn)過程中，必須對(duì)介質(zhì)通道進(jìn)行保溫處理，同時(shí)要求實(shí)驗(yàn)環(huán)境盡量黑暗。在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)該使用黑帆布將實(shí)驗(yàn)裝置覆蓋，只留出拍照部分。本實(shí)用新型可采用在實(shí)驗(yàn)段7前后布置測(cè)溫?zé)犭娕嫉姆椒▽?duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行 標(biāo)定。本實(shí)用新型中，換熱翅片8可以是中空的，與內(nèi)管的內(nèi)部相通。作為一種簡(jiǎn)化的處理，本實(shí)用新型中的換熱器(即實(shí)驗(yàn)段7)可以采用以下的形 式冷風(fēng)風(fēng)道出口處分成兩股，中間夾有帶換熱翅片的熱風(fēng)風(fēng)道出口，在實(shí)驗(yàn)段構(gòu)成一個(gè) 風(fēng)_風(fēng)換熱單元，即上下各一層冷通道，中間為一層熱通道。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)段為活動(dòng)可調(diào)式，可以對(duì)不同形式和尺寸的翅片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用 新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開 的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)交匯于換熱器的介質(zhì)通道，介質(zhì)通道中的一個(gè)與換熱器的外殼相接，另一個(gè)與換熱器的內(nèi)管相接，該內(nèi)管上設(shè)換熱翅片；其特征在于，所述換熱器的內(nèi)管與介質(zhì)通道是活動(dòng)連接的；換熱器有一處活動(dòng)連接的外殼部位，該外殼部位的內(nèi)壁與所述內(nèi)管固定連接，且其外壁與一個(gè)快速彈簧相連；所述快速彈簧的伸縮段上方設(shè)置一個(gè)紅外溫度攝像儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述換 熱翅片是中空的，與內(nèi)管的內(nèi)部相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述快 速彈簧設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于，所述兩個(gè)介質(zhì)通道是冷風(fēng)通道和熱風(fēng)通道，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述介 質(zhì)通道由換熱器向外依次為入口段、測(cè)量段、整流段、風(fēng)門、加熱器和風(fēng)機(jī)；測(cè)量段上設(shè)測(cè) 量孔，整流段內(nèi)置整流網(wǎng)，風(fēng)門內(nèi)置流量調(diào)節(jié)閥門。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述介 質(zhì)通道外部包裹保溫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱翅片溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述介 質(zhì)通道內(nèi)設(shè)置過濾網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及換熱器流動(dòng)傳熱過程中溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，旨在提供一種換熱翅片的溫度場(chǎng)紅外可視化實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置包括兩個(gè)交匯于換熱器的介質(zhì)通道，換熱器的內(nèi)管與介質(zhì)通道是活動(dòng)連接的；換熱器有一處活動(dòng)連接的外殼部位，該外殼部位的內(nèi)壁與所述內(nèi)管固定連接，且其外壁與一個(gè)快速彈簧相連；所述快速彈簧的伸縮段上方設(shè)置一個(gè)紅外溫度攝像儀。與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過非接觸式測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)換熱翅片表面溫度場(chǎng)的可視化測(cè)試，得到全場(chǎng)溫度分布的詳細(xì)信息。該裝置便捷輕巧，便于移動(dòng)；可同時(shí)配置熱電偶測(cè)試，而且可以根據(jù)不同數(shù)值模擬驗(yàn)證需求，通過替換實(shí)驗(yàn)段，實(shí)現(xiàn)多種換熱表面的可視化測(cè)試。
文檔編號(hào)G01J5/00GK201611281SQ20102004976
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者俞小莉, 肖寶蘭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)