当前位置: 首页> 交通专利数据库 >详情
原文传递 一种水冷壁受热面热流密度测量装置及测量方法
专利名称: 一种水冷壁受热面热流密度测量装置及测量方法
摘要: 本发明公开了一种水冷壁受热面热流密度测量装置及其测量方法。装置包括数据采集及处理系统和至少一对热电偶,包括冷端热电偶和热端热电偶。热电偶外均设置有保护套管,且保护套管末端设置有固定架,固定架固定连接在水冷壁受热面上。保护套管和固定架使得冷端热电偶和热端热电偶定位误差不大于2mm。将冷端测点和热端测点布置在待测水冷壁受热面背火侧的同一高度的水冷壁受热面上,且冷端测点设置在待测水冷管远火端,热端测点设置在与水冷管最近鳍片的中心轴线点。通过数据采集及处理系统获取冷端热电偶和所述热端热电偶的温度值T冷和T热,计算得到热流密度。本发明具有布点方便、测量成本低且测量结果可靠等优点。
专利类型: 发明专利
国家地区组织代码: 北京;11
申请人: 清华大学
发明人: 史航;吴玉新;吕俊复;范翼麟;张缦
专利状态: 有效
申请日期: 2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期: 2019-09-10T00:00:00+0800
申请号: CN201910584775.0
公开号: CN110220939A
代理机构: 北京三聚阳光知识产权代理有限公司
代理人: 向森
分类号: G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址: 100084 北京市海淀区清华园1号
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。
所属类别: 发明专利
检索历史
应用推荐