本發(fā)明涉及一種試驗裝置，尤其涉及一種通風散熱試驗臺架及其試驗方法。
背景技術：
隨著工業(yè)技術的發(fā)展，產(chǎn)品質量越來越被重視。設備的應用環(huán)境也越發(fā)的復雜多樣。對于一些大型機械設備會處在高溫、熱對流、熱輻射等綜合作用的環(huán)境，因此準確的溫度場分布成為影響設備性能分析的重要因素。
目前溫度場的獲取多采用CFD分析，而常規(guī)的CFD分析軟件中對于存在對流的溫度場計算存在較大的不確定性，分析采用的計算模塊各不相同。因此對于大型且重要的部件的溫度場分布的求解主要存在以下困難：
1)難以獲得精確輸入條件。
2)輻射熱的計算復雜且不成熟。
3)熱對流模型較多且適用范圍不確定。
4)邊界熱對流復雜
5)理論分析計算模型負載，涉及流、固、熱三場耦合分析，分析假設條件較多，計算精度差。
溫度場的不確定直接引起結構的力學分析結果的準確性，最終影響對設備綜合評估的準確性。因此對于處在復雜高溫環(huán)境下的大型設備有必要通過專項通風散熱試驗獲得設備的溫度場分布。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷和不足，提供了一種能夠實現(xiàn)復雜高溫環(huán)境的大型設備的通風散熱試驗的通風散熱試驗 臺架及其試驗方法。
本發(fā)明的技術方案：一種通風散熱試驗臺架，包括支撐桶、設置在支撐桶內的試驗樣件、固定在試驗樣件頂部的隔熱端蓋、設置在支撐桶外的保溫裝置、加熱裝置、供氣排氣系統(tǒng)、通風散熱系統(tǒng)和測試系統(tǒng)，
所述試驗樣件頂部設有密封蓋，
所述保溫裝置為固定在支撐桶外側壁上的保溫壁；
所述加熱裝置包括固定在支撐桶底部的第一加熱器和固定在支撐桶外壁與保溫壁之間的第二加熱器；
所述供氣排氣系統(tǒng)包括供氣灌、供氣管、真空泵、抽真空管、排氣管、設置在供氣管上的減壓閥、設置在抽真空管上的限壓閥和第一球閥以及設置在排氣管上的第二球閥；
所述通風散熱排氣系統(tǒng)包括排風機、進冷風管和抽風管；
所述測量系統(tǒng)包括溫度傳感器、壓力傳感器、風量測試儀以及一個氣體泄漏量監(jiān)測儀。
本發(fā)明的保溫壁配合支撐桶形成封閉的試驗空間，而且支撐桶為可更換部件，為適應不同試驗樣件需要，需根據(jù)樣件形狀進行設計更換。
加熱裝置采用電加熱方式，底部的第一加熱器可實現(xiàn)密封保溫空間內熱對流；四周側壁的第二加熱器用來模擬樣件周圍換熱條件。加熱裝置可根據(jù)試驗需要控制熱源范圍，同時對溫度控制由溫度傳感器和自動化控制元件控制。加熱溫度最高控制在650℃，溫度控制精度 為±2℃。
供氣排氣系統(tǒng)主要提供：氮氣、氬氣、空氣等，供氣壓力范圍：0MPa-3MPa；其主要用來模擬試驗樣機所處的工作環(huán)境，可實現(xiàn)壓力調整范圍為0MPa-3MPa。
通風散熱系統(tǒng)為可循環(huán)系統(tǒng)；通風量范圍：750-1500m3/h；溫度控制范圍：100℃-650℃；其主要作用是根據(jù)試驗樣件不同的通風散熱需求調整并提供穩(wěn)定的通風量。
測量系統(tǒng)對試驗樣件的各類工作狀態(tài)及性能進行測試并對試驗數(shù)據(jù)進行自動化采集。溫度傳感布置在臺架內多處測點，獲取試驗樣件相對完整的溫度場分布數(shù)據(jù)。壓力傳感器主要是獲取充入氣體壓力和試驗臺架內壓力參數(shù)。風量測試儀主要是獲得冷卻風量參數(shù)。氣體泄漏量監(jiān)測儀主要是獲得有密封要求的試驗樣件的密封性能。
優(yōu)選地，所述供氣罐通過供氣管與試驗樣件連通，所述真空泵通過抽真空管與試驗樣件連通。
優(yōu)選地，所述試驗樣件與隔熱端蓋之間設有若干隔熱板，所述隔熱端蓋內設有若干隔熱材料層，所述進冷風管連接在隔熱端蓋一側，所述排風機通過抽風管連接隔熱端蓋的另一側。
優(yōu)選地，所述溫度傳感布置在支撐桶內壁與試驗樣件外壁之間的多個測試點上，所述壓力傳感器設置在試驗樣件內，所述風量測試儀設置在抽風管上，所述氣體泄漏量監(jiān)測儀安裝在密封蓋外側。
優(yōu)選地，所述供氣管上設有壓力表，所述進冷風管上設有第一溫度計，所述抽風管上設有第二溫度計。
優(yōu)選地，所述隔熱端蓋外壁中部設有支撐臺階，所述第二加熱器嵌設在保溫壁內側，所述保溫壁內側面與第二加熱器內側面齊平，所述第二加熱器的高度與支撐桶的高度相匹配，所述支撐臺階支撐在支撐桶頂部。
優(yōu)選地，所述保溫壁為混凝土保溫壁或者硅酸鋁纖維保溫壁,所述隔熱材料層為鵝卵石層，所述密封蓋內設有密封圈。
一種通風散熱試驗臺架的試驗方法，包括下述步驟：
1)首先對試驗臺架自身進行測試；
2)打開真空泵，將試驗樣件內的氣壓抽至0MPa以下；
3)打開供氣罐向試驗樣件內充入氣體；
4)啟動加熱裝置，分階段提升加熱器處的溫度，第一加熱器將底部加熱至試驗溫度，第二加熱器將側壁加熱至試驗溫度；
5)調整充入氣體量，使氣壓穩(wěn)定在試驗氣壓；
6)測量不同冷卻風量下各測點的溫度值；
7)泄壓，將壓力調整至試驗氣壓，再次測量不同冷卻風量下各處溫度測點的溫度值。
優(yōu)選地，所述步驟2)中氣壓抽至-0.08MPa，所述步驟4)中第一加熱器將底部加熱至358℃，第二加熱器將側壁加熱至自下而上358℃-410攝氏度線性分布，所述步驟5)中氣壓穩(wěn)定在0.3MPa，所述步驟7)中將壓力調整至0.2MPa。
優(yōu)選地，所述步驟2)中氣壓抽至-0.08MPa，所述步驟4)中第一加熱器將底部加熱至550℃，第二加熱器將側壁整體加熱至550℃， 所述步驟5)中氣壓穩(wěn)定在0.25MPa，所述步驟7)中將壓力調整至0.15MPa。
本發(fā)明適用于所有熱對流、熱輻射、熱傳導的環(huán)境(尤其高溫環(huán)境)且有密封或散熱需求的立式大型設備的通風散熱試驗驗證；具備利用雷諾比擬原理模擬熱傳導、熱輻射、熱對流功能，并可實現(xiàn)溫度場分布的測試、通風散熱需求風量的測試、試驗樣件內部氣體壓力與溫度場分布規(guī)律的關系；從而能夠實現(xiàn)復雜高溫環(huán)境的大型設備的通風散熱試驗。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖中1.支撐桶，2.保溫壁，3.第一加熱器，4.第二加熱器，5.試驗樣件，6.供氣罐，7.減壓閥，8.供氣管，9.壓力表，10.真空泵，11.抽真空管，12.排氣管，13.限壓閥，14.第一球閥，15.第二球閥，16.進冷風管，17.排風機，18.抽風管，19.第一溫度計，20.第二溫度計，21.風量測試儀，22.隔熱板，23.隔熱端蓋，24.隔熱材料層，25密封蓋，26.密封圈，27.支撐臺階。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。
如圖1所示，一種通風散熱試驗臺架，包括支撐桶1、設置在支撐桶1內的試驗樣件5、固定在試驗樣件5頂部的隔熱端蓋23、設置在支撐桶1外的保溫裝置、加熱裝置、供氣排氣系統(tǒng)、通風散熱系統(tǒng)和測試系統(tǒng)，
所述試驗樣件頂5部設有密封蓋25，密封蓋25內設有密封圈26；
所述保溫裝置為固定在支撐桶1外側壁上的保溫壁2；
所述加熱裝置包括固定在支撐桶1底部的第一加熱器3和固定在支撐桶1外壁與保溫壁2之間的第二加熱器4；
所述供氣排氣系統(tǒng)包括供氣灌6、供氣管8、真空泵10、抽真空管11、排氣管12、設置在供氣管8上的減壓閥7、設置在抽真空管11上的限壓閥13和第一球閥14以及設置在排氣管12上的第二球閥15；
所述通風散熱排氣系統(tǒng)包括排風機17、進冷風管16和抽風管18；
所述測量系統(tǒng)包括溫度傳感器、壓力傳感器、風量測試儀以及一個氣體泄漏量監(jiān)測儀。
供氣罐6通過供氣管8與試驗樣件5連通，真空泵10通過抽真空管11與試驗樣件5連通。
試驗樣件5與隔熱端蓋23之間設有若干隔熱板22，隔熱端蓋23內設有若干隔熱材料層24，進冷風管16連接在隔熱端蓋23一側，排風機17通過抽風管18連接隔熱端蓋23的另一側。
溫度傳感布置在支撐桶內壁與試驗樣件外壁之間的多個測試點上(獲取試驗樣件相對完整的溫度場分布數(shù)據(jù))，壓力傳感器設置在試驗樣件5內(獲取試驗臺架內壓力參數(shù))，風量測試儀21設置在抽風管18上(用來獲得排風機抽取的冷卻風量參數(shù))，氣體泄漏量監(jiān)測儀安裝在密封蓋25外側(用來檢測有密封要求的試驗樣件的密封性能)。
供氣管8上設有壓力表9(獲取充入氣體的壓力)，進冷風管16上設有第一溫度計19(用于檢測進入隔熱端蓋冷風的溫度)，抽風管18上設有第二溫度計20(用于檢測從隔熱端蓋內抽出的冷風溫度)。
隔熱端蓋23外壁中部設有支撐臺階27，第二加熱器4嵌設在保溫壁2內側，保溫壁2內側面與第二加熱器4內側面齊平，第二加熱器4的高度與支撐桶1的高度相匹配，支撐臺階27支撐在支撐桶1頂部。
保溫壁2為混凝土保溫壁或者硅酸鋁纖維保溫壁,隔熱材料層24為鵝卵石層。
某型號立式泵高溫熱對流環(huán)境下溫度場整體溫度場測量試驗：
實施例1
(1)底部358℃，周圍410℃下溫度場分布測試
1)首先對試驗臺架自身進行測試；
2)用真空泵將泵體內的氣壓抽至-0.08MPa；
3)將泵體內充入氣體；
4)啟動加熱裝置，分階段提升加熱器處的溫度，底部加熱至358℃，泵體與泵支撐處自下而上358℃-410攝氏度線性分布；
5)調整充入氣體量，使氣壓穩(wěn)定在0.30MPa；
6)測量不同冷卻風量下各測點的溫度值；
7)泄壓，將壓力調整至0.2MPa，再次測量不同冷卻風量下各處溫度測點的溫度值。
實施例2
(2)底部550℃，周圍550℃下溫度場分布測試
1)首先對試驗臺架自身進行測試；
2)用真空泵將泵體內的氣壓抽至-0.08MPa；
3)將泵體內充入氣體；
4)啟動加熱裝置，分階段提升加熱器處的溫度，底部加熱至550℃，泵體與泵支撐處自下而上整體加熱至550℃；
5)調整充入氣體量，使氣壓穩(wěn)定在0.25MPa；
6)測量不同冷卻風量下各溫度測點的溫度值；
7)泄壓，將壓力調整至0.15MPa，再次測量不同冷卻風量下各溫度測點的溫度值。
本發(fā)明的各種傳感器和儀表外接控制器。