一種材料換熱性能對比裝置的制作方法

本發明涉及應用熱方法測量技術領域，是一種不同材料換熱性能對比裝置。

背景技術：

換熱器是將熱流體的部分能量傳遞給冷流體，使流體溫度達到工藝流程規定指標的熱量交換設備，又稱熱交換器。它廣泛地應用于化工、石油、動力、食品、環保等行業。換熱器傳熱性能的好壞對于工業生產中的生產效率、經濟效益有著十分重要的影響。世界能源結構以化石能源為主，化石能源在較長時期內仍然是人類生存和發展的能源基礎，化石能源結構枯竭問題和能源環境污染問題困擾人類。我國是目前世界上第二位能源生產和消費國，能源資源總量比較豐富，但人均能源資源擁有量較低，能源資源賦存分布不均衡。

目前市場上的換熱器大多是從改變換熱器的形狀、增加肋片以增加受熱面積或噴涂涂料的方式來增加換熱器的換熱效率，該方式提升換熱器的效率有一定的限度，故目前正在從換熱器的材料本身作研究。但目前市場上研究材料換熱性能的方式繁多，且大多數情況下操作流程復雜，耗費大量人力、財力、時間，不夠經濟環保。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在的問題，提供一種不同材料換熱性能對比裝置，能夠高效、簡便、精準對比不同材料換熱性能。

本發明采用的技術方案是：

一種材料換熱性能對比裝置,包括金屬外箱和測試主箱兩大部分，測試主箱設置在金屬外箱內部，測試主箱包括測溫主室，其特征在于所述測溫主室的上部設置至少兩根平行的可控溫發熱管，測溫主室的底部設置至少兩個間隔設置的絕熱板，每個絕熱板的內部設置測溫熱電偶。

進一步地，所述的可控溫發熱管與所述的絕熱板垂直分布。

進一步地，每塊絕熱板中沿長度方向等距離設一小孔，每塊開設兩個小孔構成測溫點，測溫點兩兩等距離分布。

進一步地，所述測溫主室置于金屬外箱內部，兩者之間用保溫材料石英棉填充。

進一步地，所述的絕熱板為兩塊，均由同種材料制成且面積相等，互不接觸。

進一步地，所述的絕熱板分別通過導線連接溫度采集和數模轉換系統，溫度采集和數模轉換系統再通過導線連接主控計算機。

進一步地，所述金屬外箱為一全封閉不導熱的不銹鋼金屬箱，上部為可拆卸式不銹鋼金屬箱蓋，前部為門框結構的金屬箱門。

進一步地，所述可控溫發熱管通過發熱管罩平行安裝于測溫主室頂部的主箱橫桿上。

本發明具有的有益效果是：

1、本發明采用平行發熱管與平行絕熱板垂直分布，可以為至少兩種對比材料提供一個完全相同的放熱換熱環境，以免由于單根發熱管的發熱不均勻對其中一種材料的換熱性能效果測量產生影響；

2、測溫主室與外金屬箱之間有2～3cm的空隙，用以填充保溫材料石英棉，以達到測溫主室內的絕熱環境；

3、發熱管外接調壓控制器，兩發熱管連接同一個調壓器，可以減少調壓所帶來的誤差，調壓器可以實現在0～230v之間變化；可以實現不同電壓下，發熱管對兩組材料不同的加熱效果；

4、本發明采用的材料換熱性能的對比都可由計算機控溫以及得出溫度對時間的變化曲線，整體裝置自動化系統程度高，操作簡易、結果精確、易于觀察。

5、本發明可以快速辨別不同材料的換熱性能，能廣泛應用于冶金、化工、能源行業，具有較大的社會各經濟效益。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖

圖2是本發明的測溫室的結構示意圖

圖3為本發明連接計算機的結構示意圖

圖4是本發明發熱管和絕熱板的結構示意圖。

圖中：1.金屬箱蓋，2.金屬前置門，3.金屬箱體，4.測溫主室，5.頂部橫桿，6.發熱管，7.發熱管罩，8.絕熱板，9.絕熱板底部小孔，10.熱電偶，11.導線，12.溫度采集和數模轉換系統,13.計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1-4所示，本發明包括一不銹鋼金屬箱蓋1、不銹鋼金屬箱體3、測溫主室4、可控溫發熱管6、發熱管罩7、絕熱板8、熱電偶10。兩根可控溫發熱管6通過發熱管罩7平行安裝于測溫主室4頂部的主箱橫桿5上；測溫熱電偶10設在絕熱板9內部，測溫熱電偶10和絕熱板9置于測溫主室4底部；測溫主室4置于不銹鋼金屬箱體3內部，兩者之間用保溫材料石英棉填充。不銹鋼金屬箱為一全封閉不導熱金屬箱，上部為可拆卸式金屬箱蓋1，前部為門框結構的金屬箱門2。測溫主室4內底部的兩塊絕熱板8由同種材料制成且面積相等，互不接觸，且與頂部發熱管6垂直分布。每塊絕熱板8中沿長度方向等距離設一小孔9，每塊開設兩個小孔9，兩塊共四個孔，測溫點兩兩等距離分布。絕熱板8分別通過導線連接溫度采集和數模轉換系統，溫度采集和數模轉換系統再通過導線連接主控計算機。

本發明采用兩平行發熱管與兩平行絕熱板垂直分布，可以為兩種對比材料提供一個完全相同的放熱換熱環境，以免由于單根發熱管的發熱不均勻對其中一種材料的換熱性能效果測量產生影響。

本發明的對比主室與外金屬箱之間有2～3cm的空隙，用以填充保溫材料石英棉，以達到測溫主室內的絕熱環境。

本發明的發熱管外接調壓控制器，兩發熱管連接同一個調壓器，可以減少調壓所帶來的誤差，調壓器可以實現在0～230v之間變化；可以實現不同電壓下，發熱管對兩組材料不同的加熱效果。

本發明采用的材料換熱性能的對比都可由計算機控溫以及得出溫度對時間的變化曲線，整體裝置自動化系統程度高，操作簡易、結果精確、易于觀察。

本發明的工作過程如下：

實驗前，打開不銹鋼金屬箱的前置門2，向側溫主室4中放入兩塊受熱面積相等的材料，將兩塊材料分置于兩塊絕熱板8上，要求對稱放置，關上金屬箱門2。開啟溫度采集和數模轉換系統12，打開計算機處理器13，觀察時間---溫度數據，發現二者的時間---溫度數據中溫度值圍繞某固定值上下波動范圍很小(約為0.1℃)且兩者溫度大致相等。說明實驗開始前材料的情況基本一致，此時打開發熱管電路，將溫度調節至指定的實驗溫度。發熱管6通過電路調控不斷放熱，被測材料開始吸熱溫度開始變化，由絕熱板8上的熱電偶9檢測材料上的溫度變化并反饋給溫度采集和數模轉換系統12，計算機處理器13接收來自溫度采集和數模轉換系統12的信號，并繪制出材料的時間---溫度的變化曲線。最后，當整個換熱過程穩定后，即材料表面的時間---溫度曲線數據中溫度值圍繞各自的固定值上下波動范圍很小(約為0.1℃)時，根據所得到的曲線進行處理計算，可方便地對比兩種材料的換熱性能的高低。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種不同材料換熱性能對比裝置。現有的裝置進行檢測時操作流程復雜，耗費大量人力、財力、時間，不夠經濟環保。本發明包括金屬外箱和測試主箱兩大部分，測試主箱設置在金屬外箱內部，測試主箱包括測溫主室，其特征在于所述測溫主室的上部設置至少兩根平行的可控溫發熱管，測溫主室的底部設置至少兩個間隔設置的絕熱板，每個絕熱板的內部設置測溫熱電偶。本發明可以快速辨別不同材料的換熱性能，能廣泛應用于冶金、化工、能源行業，具有較大的社會各經濟效益。

技術研發人員：王進卿;陳寶法;潛培豪;池作和;張光學;李錦
受保護的技術使用者：中國計量大學
技術研發日：2017.05.19
技術公布日：2017.08.18