主权项: |
1.一种水冷壁受热面热流密度测量装置,其特征在于,所述装置包括数据采集及处理系统(5)和至少一对热电偶,且所述任一对热电偶均包括一个冷端热电偶(3)和一个热端热电偶(4);所述冷端热电偶(3)和热端热电偶(4)分别被固定连接在所述水冷壁受热面的冷端测点和热端测点,分别用于测定冷端测点温度和热端测点温度;所述热电偶设有数据线与所述数据采集及处理系统(5)相连。 2.根据权利要求1所述的水冷壁受热面热流密度测量装置,其特征在于,所述任一个热电偶外均设置有保护套管(6),且所述保护套管(6)末端设置有固定架(7),所述固定架(7)固定连接在所述水冷壁受热面上。 3.根据权利要求1所述的水冷壁受热面热流密度测量装置,其特征在于,所述水冷壁受热面包括若干水冷管(1)及连接相邻水冷管的鳍片(2);所述冷端测点和热端测点分别设置在所述水冷壁受热面的背火侧,且所述冷端测点设置在所述水冷壁受热面的水冷管(1)远火端,所述热端测点设置在与所述水冷管(1)最近鳍片(2)的中心轴线点。 4.根据权利要求3所述的水冷壁受热面热流密度测量装置,其特征在于,所述冷端测点和热端测点设置在同一水平高度。 5.一种水冷壁受热管热流密度测量方法,其使用如权利要求1所述的水冷壁受热面热流密度测量装置,其特征在于,所述水冷壁受热面包括若干水冷管(1)及连接相邻水冷管的鳍片(2);所述方法包括: 选定待测水冷壁受热面,获得其特征参数,通过数值模拟标定出待测水冷壁受热面的热流密度系数k; 将所述冷端测点和热端测点分别布置在待测水冷壁受热面背火侧,且所述冷端测点设置在待测水冷管(1)远火端,所述热端测点设置在与所述水冷管(1)最近鳍片(2)的中心轴线点; 通过数据采集及处理系统(5)获取所述冷端热电偶(3)和所述热端热电偶(4)的温度值T冷和T热,并通过公式q=k(T热-T冷)计算得到所述水冷壁受热面的热流密度。 6.根据权利要求5所述的水冷壁受热管热流密度测试方法,其特征在于,所述保护套管(6)和固定架(7)使得所述冷端热电偶(3)和所述热端热电偶(4)定位误差不大于2mm。 7.根据权利要求5所述的水冷壁受热管热流密度测试方法,其特征在于,所述冷端测点和热端测点设置在同一水平高度。 8.根据权利要求5所述的水冷壁受热管热流密度测试方法,其特征在于,所述水冷壁受热面的特征参数包括其壁厚、水冷管(1)管径、鳍片结构及鳍片(2)宽度。 9.根据权利要求5所述的水冷壁受热管热流密度测试方法,其特征在于,所述数值模拟标定方法包括: 根据水冷壁受热面的水冷管及鳍片的几何结构,选取周期计算域开展二维传热数值计算,设定管内壁为等对流换热系数边界条件,对流传热系数h根据如下公式计算: 其中,下标b表示水冷壁受热面截面的工质温度,下标w表示水冷壁受热面向火侧壁面处的工质温度;Nu为努塞尔数,Re为雷诺数,Pr为普朗特数;ρ为密度,kg/m3;L为水冷壁管内径;k1为静止工质的导热系数,W/m·K; 获得待测水冷壁受热面的管材,并根据温度区间选用导热系数k1,通过数值模拟求出待测水冷壁受热面的热流密度系数k随水冷管外壁热流密度变化的函数关系k=f(q,T热,T冷); 通过至少输入五个热流密度值并获得相对应的至少三组温度值[T热,T冷]标定得到待测水冷壁受热面的热流密度系数k。 |