适用于热氧化结焦、及其油复合体导热系数的测量系统技术方案

本发明专利技术公开了适用于热氧化结焦、及其油复合体导热系数的测量系统，包括结焦生成设备、监控和数据采集系统、结焦物性测量设备。本发明专利技术能够有效测量结焦导热系数，为燃油流动换热的科学研究及工程应用提供有力依据。

Measurement system for thermal oxidation coking and thermal conductivity of its oil complex

【技术实现步骤摘要】
适用于热氧化结焦、及其油复合体导热系数的测量系统
本专利技术涉及一种适用于热氧化结焦、及其油复合体导热系数的测量系统。主要应用于航空航天、能源、汽车、以及石油化工等需求油结焦热物性数据的相关领域。
技术介绍
为解决未来航空航天领域高温部件的冷却难题，学界提出了冷却冷却空气技术(cooledcoolingair，CCA)，即使用航空器自带冷源对高温部件冷却空气进行冷却，以提高冷却空气的冷却效率。油具有比热容高、物化性质较为稳定的特点，是CCA技术中理想的冷源。由此，以油作为冷源的空-油换热器应运而生。但在应用过程中人们发现，当油达到一定温度后，会与溶解在其中的氧气发生一系列化学反应，产生固体颗粒附着在管道壁面上，形成了一层并不紧密结焦层。结焦层的结构松散、导热系数较管壁更低，所以在大多数情况下，结焦层会对管内的流动换热产生不利影响。为了定量地分析结焦层的热阻，就必须要知道结焦层的导热系数、结焦层的厚度、结焦层和管内流体的对流换热系数。在实验室条件下，由于热流是人为给定的，而管内流体温度和管外壁温度都是可以测量的。因此结焦层的导热系数、结焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于热氧化结焦导热系数的测量系统，其特征在于，包括结焦生成设备、监控和数据采集系统、结焦物性测量设备；/n所述结焦生成设备包括静态结焦生成设备和/或流动结焦生成设备；其中所述静态结焦生成设备包括结焦附着板、结焦附着板支架、加热箱、压力源、测压设备、测温设备、进油管、排油管、液位计；所述结焦附着板设置于所述加热箱内底部的结焦附着板支架上，所述测压设备、测温设备、压力源接于所述加热箱顶部，所述液位计设置于所述加热箱侧面，所述进油管、排油管分别位于所述加热箱侧面靠近顶部和底部的位置；/n其中所述流动结焦生成设备包括储油箱、进油管、流量测量接口、油泵、整流罐、整流加热管、加热源、取压管、结焦...

【技术特征摘要】
1.一种适用于热氧化结焦导热系数的测量系统，其特征在于，包括结焦生成设备、监控和数据采集系统、结焦物性测量设备；
所述结焦生成设备包括静态结焦生成设备和/或流动结焦生成设备；其中所述静态结焦生成设备包括结焦附着板、结焦附着板支架、加热箱、压力源、测压设备、测温设备、进油管、排油管、液位计；所述结焦附着板设置于所述加热箱内底部的结焦附着板支架上，所述测压设备、测温设备、压力源接于所述加热箱顶部，所述液位计设置于所述加热箱侧面，所述进油管、排油管分别位于所述加热箱侧面靠近顶部和底部的位置；
其中所述流动结焦生成设备包括储油箱、进油管、流量测量接口、油泵、整流罐、整流加热管、加热源、取压管、结焦方管、结焦附着板、两个测温设备、保温材料、水冷器、排油管、背压阀、废油箱；所述结焦附着板设置于所述结焦方管内底部，两个所述测温设备设置于所述结焦方管上面，所述结焦方管前、后分别与所述整流加热管和所述水冷器相连，所述整流加热管上接有所述加热源、取压管，所述整流加热管前端与所述整流罐上端相连，所述整流罐下端与进油管相连，进油管中部装有所述流量测量接口、油泵，进油管前端与所述储油箱相连，所述水冷器末端与排油管相连，排油管中部装有背压阀，排油管末端与废油箱相连，保温材料将整流加热管、结焦方管包裹；
所述监所述控和数据采集系统包括绝对压力计、两个所述测温设备、质量流量计、数据采集系统；所述监控和数据采集系统的测量端分别与结焦生成设备对应接口相连，数据采集系统实时监控并记录结焦段的中流体压力、流体流量、结焦测量点流体当地温度、结交测量点前流体温度；
所述结焦物性测量设备包括微量天平、电子显微镜、热分析仪、激光导热仪、比重瓶。


2.根据权利要求1所述的测量系统测量静态氧化结焦导热系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在结焦附着板上切下多个形状、尺寸相同的试样片，试样片放回结焦附着板对应位置；
步骤二：将结焦附着板放入加热箱，注满煤油，密封，快速加热到所需温度，快速加压达到所需压力；
步骤三：保持恒温恒压数小时后，冷却、减压，将结焦附着板取下，将试样片取下；
步骤四：取一个试样片，使用微量天平测量试样片与其上结焦的整体质量m1，完全取下其上结焦，测量试样片质量m2，则结焦质量m＝m1-m2，将结焦研磨至直径50微米以下，全部加入比重瓶中测得结焦真体积Vr；
步骤五：另取一个试样片，使用电子显微镜拍照获得其孔隙率a，计算平均结焦厚度t＝V/A＝Vc/[(1-a)·A]，其中A为试样片表面积；
步骤六：根据厚度t，使用激光导热仪测量其比热容α，完全取下其上结焦，将结焦研磨至直径50微米以下，在真空环境中使用热分析仪测量纯结焦比热容cpc，由于质量孔隙率am为极小量，可以将纯结焦比热容视为结焦-空气复合体的比热容cp；
步骤七：计算结焦内空气体积Va＝Vc·a/(1-a)；计算结焦-空气复合体密度ρ＝m/(Va+Vc)，计算导热系数λ＝α·cp·ρ。


3.根据权利要求1所述的测量系统测量流动氧化结焦导热系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在结焦附着板上温度测量位置沿流动切向，在中心线两侧镜像位置切下两个形状、尺寸相同的试样片，试样片放回结焦附着板对应位置；
步骤二：将结焦附着板放入结焦方管，使用油泵给测量系统提供所需的油流量，调节加热源使测温点快速达到所需温度，调节背压阀，快速达到所需压力，分别监测两个测温设备的温度，保证二者相差不大；
步骤三：保持恒温恒压恒流量数小时后，停止加热、减压、冷却、停止供油，将结焦附着板取下，将试样片取下；
步骤四：取一个试样片，使用微量天平测量试样片与其上结焦的整体质量m1，完全取下其...

【专利技术属性】
技术研发人员：付衍琛，徐国强，于同甫，闻洁，全永凯，董苯思，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11