一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置，包括高壓低溫反應(yīng)釜，熱敏電阻測(cè)量探頭、電源輸入控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測(cè)量探頭內(nèi)置一個(gè)熱敏電阻和控制電路板，采用高壓密封環(huán)密封，電路板上有邊電阻及電路保護(hù)裝置。帶絕緣漆涂層的連接導(dǎo)線穿過(guò)不銹鋼細(xì)管，再穿過(guò)高壓密封裝置，并利用耐壓塑料壓制密封。不銹鋼細(xì)管與密封裝置利用環(huán)氧樹(shù)脂粘接固定，不銹鋼細(xì)管上均勻打孔。兩室的高壓低溫反應(yīng)釜由活塞連接，測(cè)量物樣直接放入高壓低溫反應(yīng)釜的上室中。通過(guò)恒壓泵在高壓低溫反應(yīng)釜下端注液體推動(dòng)活塞，用于標(biāo)準(zhǔn)化壓制室內(nèi)的測(cè)量物樣。本發(fā)明滿足不同介質(zhì)高壓低溫下原位合成,并實(shí)現(xiàn)多相態(tài)物質(zhì)不同空間不同時(shí)間的導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)原位測(cè)量。
【專利說(shuō)明】一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置，屬于傳熱測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]基于熱敏電阻點(diǎn)熱源法測(cè)量不同介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)是一種的相對(duì)測(cè)量方法。通過(guò)直流電源供給熱敏電阻指定的功率使熱敏電阻自發(fā)熱，熱敏電阻與測(cè)量物樣直接接觸原位測(cè)量，根據(jù)熱敏電阻自身溫度衰減數(shù)據(jù)并利用計(jì)算模型計(jì)算出待測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。該技術(shù)方法可適用于測(cè)量不同條件下、不同多孔介質(zhì)內(nèi)部導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。在高壓測(cè)量環(huán)境中，通過(guò)對(duì)熱敏電阻探頭的封裝，置入高壓低溫反應(yīng)釜中，原位測(cè)量多相態(tài)介質(zhì)在高壓低溫條件下的導(dǎo)熱系數(shù)和局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量，對(duì)物樣標(biāo)準(zhǔn)化壓制非常重要，需要對(duì)測(cè)量物樣壓制標(biāo)準(zhǔn)化處理，才能測(cè)量出具有參考價(jià)值的導(dǎo)熱系數(shù)。同時(shí)對(duì)于存在流動(dòng)的多相態(tài)介質(zhì)，可以利用熱敏電阻自身溫度衰減數(shù)據(jù)與測(cè)量介質(zhì)的物性結(jié)合，通過(guò)傳熱模型計(jì)算出局部的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。傳統(tǒng)的熱線法和平板面熱源法測(cè)量物樣導(dǎo)熱系數(shù)，在常壓條件下應(yīng)用較多，但在低溫高壓條件下應(yīng)用的較少，尤其是存在多相態(tài)的條件下，在易用性和操作便捷程度上較差。另外，由于傳統(tǒng)的熱線法和平板面熱源法發(fā)熱量通常較大，在多相態(tài)物質(zhì)共存下，容易造成多相態(tài)物質(zhì)的自身物性和狀態(tài)的改變，從而造成較大的測(cè)量誤差，在應(yīng)用的過(guò)程中有一定的局限性，同時(shí)傳統(tǒng)的熱線法和平板面熱源法上尚未實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)的同步測(cè)量。目前在原位測(cè)量高壓低溫條件下多相態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)測(cè)試裝置還未見(jiàn)報(bào)道.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上高壓低溫多相態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)測(cè)量過(guò)程中的問(wèn)題，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種用于測(cè)量高壓低溫條件下多相態(tài)物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)測(cè)試裝置，其目的是對(duì)測(cè)量物樣較小的干擾下，能夠?qū)y(cè)量物樣壓制標(biāo)準(zhǔn)化，在線原位測(cè)量高壓低溫下多相態(tài)物質(zhì)不同時(shí)間和不同空間的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置，包括熱敏電阻測(cè)量探頭、高壓低溫反應(yīng)釜、電源輸入控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等；熱敏電阻測(cè)量探頭自下而上為熱敏電阻、高壓密封裝置和電路控制板。熱敏電阻在熱敏電阻測(cè)量探頭的下端，熱敏電阻測(cè)量探頭中間部分是高壓密封裝置，熱敏電阻測(cè)量探頭上部的空腔連接有電路控制板；熱敏電阻直接插入高壓低溫反應(yīng)釜中，中間的高壓密封裝置與高壓低溫反應(yīng)釜連接，熱敏電阻測(cè)量探頭的頂端在高壓低溫反應(yīng)釜外部。
[0006]熱敏電阻的連接導(dǎo)線采用絕緣漆涂層，防止線路與含有液體的介質(zhì)接觸后產(chǎn)生短路。處理后的熱敏電阻的連接導(dǎo)線首先穿過(guò)不銹鋼細(xì)管，再穿過(guò)高壓密封裝置。環(huán)氧樹(shù)脂灌注的不銹鋼細(xì)管用于包裹保護(hù)連接導(dǎo)線，同時(shí)將熱敏電阻固定在不銹鋼細(xì)管的端口。高壓密封裝置內(nèi)部采用耐壓塑料擠壓熱敏電阻的連接導(dǎo)線，用于對(duì)連接導(dǎo)線進(jìn)行高壓密封；不銹鋼細(xì)管與高壓密封裝置利用環(huán)氧樹(shù)脂粘接固定，為了避免在高壓環(huán)境中，不銹鋼管內(nèi)外產(chǎn)生巨大壓差，要不銹鋼細(xì)管上進(jìn)行均勻打孔處理，孔徑1mm、孔距15mm，用于消除管道內(nèi)外壓差，這樣插入高壓反應(yīng)釜內(nèi)的所有元件都處于壓力平衡環(huán)境下，能夠更加穩(wěn)定的工作。
[0007]其中熱敏電阻測(cè)量探頭采用快速接頭與高壓低溫反應(yīng)釜連接，便于安裝和拆卸。電路板上主要有變電阻和電路保護(hù)元件，變電阻用于調(diào)節(jié)電路中電流值，電路保護(hù)元件用于防止電路中瞬時(shí)電流過(guò)大，保護(hù)熱敏電阻和整個(gè)電路。熱敏電阻測(cè)量探頭的頂部電路輸出口與外部的穩(wěn)壓直流電源控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，穩(wěn)壓直流電源用于給熱敏電阻供電，并能夠控制電路中電流變化。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集熱敏電阻的電阻值以及電路中電流值等參數(shù)。
[0008]高壓低溫反應(yīng)釜有兩室，兩室之間由活塞連接，測(cè)量物樣可以直接放入高壓低溫反應(yīng)釜的上室中。通過(guò)恒壓泵在高壓低溫反應(yīng)釜下端注水推動(dòng)活塞，用于壓制上室內(nèi)的測(cè)量物樣，利用恒定壓力對(duì)測(cè)量物樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化壓制。高壓低溫反應(yīng)釜頂部預(yù)留有溫度傳感器接口、壓力傳感器接口、熱敏電阻測(cè)量探頭接口和進(jìn)氣排氣接口 ；上述接口均采用快速接頭接口，位置均可以互換。位移傳感器位于高壓低溫反應(yīng)釜下蓋中心位置，可檢測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)位移并確定高壓低溫反應(yīng)釜兩室的容積。其中氣體和液體可以利用恒流泵、儲(chǔ)氣罐輸入至高壓低溫反應(yīng)釜中，此外高壓氣體也可以在背壓閥的控制下，以設(shè)定的壓力從排氣口排出，排進(jìn)排出的氣液可以通過(guò)流量計(jì)測(cè)量其流速及累計(jì)流量。溫度傳感器、壓力傳感器以及熱敏電阻測(cè)量探頭同步在線進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸出，利用計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算測(cè)量物樣的導(dǎo)熱系數(shù)和局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:適用于多相態(tài)物質(zhì)高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)量，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)不同空間、不同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)與傳熱系數(shù)變化。在測(cè)量過(guò)程中，熱敏電阻的發(fā)熱量較小，能夠有效避免熱敏電阻自身發(fā)熱量對(duì)測(cè)量物樣相態(tài)變化影響。高壓低溫反應(yīng)釜內(nèi)活塞對(duì)測(cè)量物樣式樣標(biāo)準(zhǔn)化壓制，能夠統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)的參考價(jià)值。另外，熱敏電阻探頭部分容易拆換，便于長(zhǎng)期使用。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理，滿足儀器設(shè)備參數(shù)要求，功能全面，操作簡(jiǎn)捷。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的原位測(cè)試裝置的原位測(cè)試探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的原位測(cè)試裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的原位測(cè)試裝置反應(yīng)釜探頭布局圖。
[0013]圖4為本發(fā)明的原位測(cè)試裝置的反應(yīng)釜剖面圖。
[0014]圖中:1熱敏電阻；2環(huán)氧樹(shù)脂；3打孔不銹鋼管；4密封圈；5快速接頭；
[0015]6耐壓塑料；7高壓密封頭；8電路控制板；9電路輸出口 ；10螺栓；
[0016]11溫度、壓力、熱敏電阻測(cè)量探頭通用接口 ；12上蓋層；130型密封圈；
[0017]14注水口 ； 15位移傳感器；16密封圈；17下蓋層；18活塞。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]圖1-4展示了一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)原位測(cè)試裝置。該裝置重要有兩部分組成。第一部分是熱敏電阻測(cè)量探頭，如圖1所示，先將熱敏電阻的導(dǎo)線清洗干凈，利用絕緣漆進(jìn)行絕緣，反復(fù)進(jìn)行三次，測(cè)試絕緣性良好后將熱敏電阻的導(dǎo)線穿過(guò)打孔細(xì)鋼管，并用環(huán)氧樹(shù)脂填充細(xì)鋼管，同時(shí)包裹熱敏電阻導(dǎo)線，穩(wěn)定熱敏電阻，然后將熱敏電阻導(dǎo)線穿過(guò)高壓密封裝置，同時(shí)將打孔細(xì)鋼管插入高壓密封裝置前段并用環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)固定。最后將導(dǎo)線與熱敏電阻測(cè)量探頭頂端的電路控制板連接，并對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行緊固檢查。熱敏電阻測(cè)量探頭以快速接頭方式與高壓低溫反應(yīng)釜連接，便于插拔和更換，穩(wěn)壓直流電源與熱敏電阻的電路控制板連接，用于供給電路所需電流。
[0020]第二部分為高壓低溫反應(yīng)釜，反應(yīng)釜中間置有活塞，利用恒壓泵向反應(yīng)釜下室注入乙二醇，通過(guò)活塞壓制測(cè)量物樣，便于統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，此外反應(yīng)釜頂端置有溫度傳感器和壓力傳感器，能夠獲取反應(yīng)釜中待測(cè)物樣的三維空間的溫度分布。反應(yīng)釜頂端分別進(jìn)氣口和出氣口，用于氣體、液體的注入和排出。高壓低溫反應(yīng)釜置于恒溫箱中，利用恒溫箱控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度。配備的真空泵用于抽取反應(yīng)釜中的空氣。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)如圖2所示。其中反應(yīng)釜上所布置探頭位置如圖3所示，所有的探頭位置均為標(biāo)準(zhǔn)快速接口，不同的測(cè)量探頭、進(jìn)出氣口可以互換位置。反應(yīng)釜的剖面圖如圖4所示。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓低溫導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)的原位測(cè)試裝置，包括熱敏電阻測(cè)量探頭和高壓低溫反應(yīng)釜；其特征在于，熱敏電阻測(cè)量探頭自下而上為熱敏電阻、高壓密封裝置和電路控制板；熱敏電阻在熱敏電阻測(cè)量探頭的下端，熱敏電阻測(cè)量探頭中間部分是高壓密封裝置，熱敏電阻測(cè)量探頭上部的空腔連接有電路控制板；熱敏電阻直接插入高壓低溫反應(yīng)釜中，中間的高壓密封裝置與高壓低溫反應(yīng)釜連接，熱敏電阻測(cè)量探頭的頂端在高壓低溫反應(yīng)釜外部； 熱敏電阻的連接導(dǎo)線采用絕緣漆涂層，連接導(dǎo)線首先穿過(guò)不銹鋼細(xì)管，再穿過(guò)高壓密封裝置；環(huán)氧樹(shù)脂灌注的不銹鋼細(xì)管用于包裹保護(hù)連接導(dǎo)線，同時(shí)將熱敏電阻固定在不銹鋼細(xì)管的端口 ；高壓密封裝置內(nèi)部采用耐壓塑料擠壓熱敏電阻的連接導(dǎo)線，用于對(duì)連接導(dǎo)線進(jìn)行高壓密封；不銹鋼細(xì)管與高壓密封裝置利用環(huán)氧樹(shù)脂粘接固定，不銹鋼細(xì)管上均勻打孔； 其中熱敏電阻測(cè)量探頭采用快速接頭與高壓低溫反應(yīng)釜連接，電路控制板上有變電阻和電路保護(hù)元件，變電阻用于調(diào)節(jié)電路中電流值，電路保護(hù)元件用于防止電路中瞬時(shí)電流過(guò)大，保護(hù)熱敏電阻和整個(gè)電路；熱敏電阻測(cè)量探頭的頂部電路輸出口與外部的穩(wěn)壓直流電源控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，穩(wěn)壓直流電源用于給熱敏電阻供電，并能夠控制電路中電流變化；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集熱敏電阻的電阻值以及電路中電流值； 高壓低溫反應(yīng)釜有兩室，兩室之間由活塞連接，測(cè)量物樣直接放入高壓低溫反應(yīng)釜的上室中；通過(guò)恒壓泵在高壓低溫反應(yīng)釜下端注水推動(dòng)活塞，用于壓制上室內(nèi)的測(cè)量物樣，利用恒定壓力對(duì)測(cè)量物樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化壓制；高壓低溫反應(yīng)釜頂部預(yù)留有溫度傳感器接口、壓力傳感器接口、熱敏電阻測(cè)量探頭接口和進(jìn)氣排氣接口 ；上述接口均采用快速接頭接口，位置均可互換；位移傳感器位于高壓低溫反應(yīng)釜下蓋中心位置，可檢測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)位移并確定高壓低溫反應(yīng)釜兩室的容積；其中氣體和液體利用恒流泵、儲(chǔ)氣罐輸入至高壓低溫反應(yīng)釜中，高壓氣體在背壓閥的控制下，以設(shè)定的壓力從排氣口排出，排進(jìn)排出的氣液通過(guò)流量計(jì)測(cè)量其流速及累計(jì)流量；溫度傳感器、壓力傳感器以及熱敏電阻測(cè)量探頭同步在線進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸出，利用計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算測(cè)量物樣的導(dǎo)熱系數(shù)和局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位測(cè)試裝置，其特征在于，不銹鋼細(xì)管上均勻打孔的孔徑為1臟，孑匕距為15mm。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK104458797SQ201410616653
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】趙佳飛, 程傳曉, 宋永臣, 王斌, 楊磊, 朱自浩 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)