专利名称：热工试件表面对流换热系数的快速测定装置的制作方法
技术领域：
随着科技的发展与创新，大功率LED照明灯具等光热器件将会进入千家万户。而光热器件的表面对流换热系数是热工计算方面的一种重要的物性参数，它对器件的封装及散热优化设计有非常重要的参考价值。迄今为止，国内外对表面对流换热系数的确定方法已进行了大量研究，提出了多种实验仿真测定或数值计算方法。本发明一热工试件表面对流换热系数的快速测定装置，属于热工测量技术的崭新应用领域。它是一种基于第三类边界条件下待测试件瞬态温度场的变化规律，利用试件表面温度的实测值推算其表面对流换热系数的快速测定方法，进而设计的一种可以在较高表面换热强度条件下进行测试的装置，简易便捷、智能灵活，在经久实用的基础上又实现了节能环保的理念。
背景技术：
传统的关于表面对流换热系数的计算有1、基于温度场建模仿真，利用温度场与流体场耦合分析，得到光热器件模型测量点的温度，利用数值分析进行数据拟合计算。但温度场建模仿真难度大，数据计算比较复杂，并且物理参数多，必然会增大计算误差。2、利用数值迭代方法，并结合对流换热中的经验公式求解。虽然方法比较简单，但得到的是光热器件表面的综合对流换热系数，不能很好的反映其表面的散热特性，在准确性方面也有待考证。如何在快速高效的基础上，准确地测算出光热器件的表面对流换热系数，成为热工技术研究的一个重要课题。

发明内容
本文提出一种利用光热器件表面实测温度值直接推算出表面对流换热系数的快速测定方法，待测物理量仅是光热器件的表面温度。通过使用本文设计的测试装置，不仅可以在较高表面换热强度条件下进行快速测试，且可使表面对流换热系数的测定范围加宽， 还可能对其他低导热性能发热材料的表面对流换热系数进行测定。本发明所要解决的技术问题是，在快速高效的基础上，准确地测算出光热器件的表面对流换热系数，操作简便，节能环保。本发明采用的技术方案是送风管(4)(内置热电偶接点(5)和计算机温度检测系统(6)(包括温度调节器(7)和A/D转换板(8))，稳压室I (9)，绝缘垫板(10)(内置热电偶接点、计算机温度检测系统和试件抽屉(11))，稳压室11(12)和排气口(13)。送风管(4)包括热电偶接点(5)和计算机温度检测系统(6)。装置中铺设的并联热电偶，直接放在气流的主流中，避免了热电偶冷端的补偿问题，简化了测试系统。安装的计算机温度检测系统，采用自动记录方式对温度实时采样，可大大提高测试精度及计算速度。计算机温度检测系统(6)包括温度调节器(7)和A/D转换板⑶。利用计算机可在同一时刻进行多次采样。对采样数据进行滤波平均处理后，可使温度测试精度大为提高。 同时，计算机又可将数据的采样、处理、测试时间的控制、曲线的拟合、计算结果的输出等一并完成，大大提高了工作效率。绝缘垫板(10)还内置试件抽屉(11)，以便于待测试件的安放，防止热量的无故散失，从而保证测算的准确度。本发明需要外接220V普通照明电源，以保证风机和计算机温度控制系统的正常工作。


图I是本发明的整体结构框图；图2是本发明装置的实物外观图；图3是本发明装置的内部构造设计图。
具体实施例方式下面结合实例和附图对本发明的表面对流换热系数的快速测定装置作出详细说明。如图I所示，将220v的交流电接入风机与计算机温度控制系统(6)，使它们正常工作。风机吹出的风由送风管(4)送入内置有热电偶接点(5)和计算机温度检测系统(6)的风道，进入稳压室I (9)，经过放置在绝缘垫板(10)中的试件抽屉(11)里的稳定工作温度的待测试件上表面，进行强制对流换热，而后经由稳压室II (12)和排气口(13)流出整个发明
>j-U ρ α装直。如图2所示是本发明装置的实物外观图，从图中可以大致看出整个发明装置的轮廓。如图3所示是本发明装置的内部构造设计图。从图中可以详细地看到整个发明装置的内部设计，结合图I、图2可以对整套发明装置的功能进行清晰的了解。
权利要求
1.基于热工试件表面对流换热系数的快速测定装置，其特征在于还设置有包括有 送风管(4)，内置热电偶接点(5);计算机温度检测系统(6)，包括温度调节器(7)和A/D转换板(8);稳压室I (9);绝缘垫板(10)，内置热电偶接点、计算机温度检测系统和试件抽屉(11);稳压室II (12)和排气口(13)。
2.根据权利要求I所述的热工试件表面对流换热系数的快速测定装置，其特征还在于，送风管(4)内置有热电偶接点(5)和计算机温度检测系统(6);装置中铺设的并联热电偶，直接放在气流的主流中，避免了热电偶冷端的补偿问题，简化了测试系统；安装的计算机温度检测系统，采用自动记录方式对温度实时采样，可大大提高测试精度及计算速度。
3.根据权利要求I所述的热工试件表面对流换热系数的快速测定装置，其特征还在于，所述的计算机温度检测系统(6)包括温度调节器(7)和A/D转换板(8);利用计算机可在同一时刻进行多次采样；对采样数据进行滤波平均处理后，可使温度测试精度大为提高； 同时，计算机又可将数据的采样、处理、测试时间的控制、曲线的拟合、计算结果的输出等一并完成，大大提高了工作效率。
4.根据权利要求I所述的热工试件表面对流换热系数的快速测定装置，其特征还在于，所述的绝缘垫板(10)还内置试件抽屉(11)，以便于待测试件的安放，防止热量的无故散失，从而保证测算的准确度。
全文摘要
本发明装置是一种基于第三类边界条件下待测试件瞬态温度场的变化规律，利用试件表面温度的实测值推算其表面对流换热系数的快速测定方法，进而设计的一种可以在较高表面换热强度条件下进行测试的装置，包括有送风管(4)，内置热电偶接点(5)；计算机温度检测系统(6)，包括温度调节器(7)和A/D转换板(8)；稳压室I(9)；绝缘垫板(10)，内置热电偶接点、计算机温度检测系统和试件抽屉(11)；稳压室II(12)和排气口(13)。装置工作时，将待测试件放入试件抽屉，测出其稳定工作时的温度；外加风机从送风管送风，以加快试件表面的强制对流换热，测出此时试件上表面的温度。通过计算这两者的温度差(过余温度)，可实现对试件表面对流换热系数的快速测定。简易便捷、智能灵活，在经久实用的基础上又实现了节能环保的理念，可以被科研实验室广泛使用，也可以应用于热工方面的研究与计算中。
文档编号G01N25/20GK102590268SQ201210007659
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张献, 李劲松, 李阳, 杨庆新, 金亮 申请人:天津工业大学