一种气体冷却介质换热系数测量设备制造技术

一种气体冷却介质换热系数测量设备，包括待测板材转动机构，位于透明外壳内，用于固定不同材料的待测板材并带动待测板材进行旋转；冷却介质喷射机构，朝向待测板材转动机构，用于向待测板材喷射气体冷却介质；气体冷却介质输送机构，位于透明外壳外并与冷却介质喷射机构连接，用于向冷却介质喷射机构提供不同的气体冷却介质；温度测量机构，安装在待测板材转动机构上，用于测量出待测板材冷却前后的温度。本发明专利技术可以根据控制变量理论，自行改变影响因素及不同的换热气体冷却介质，测量出不同工况下不同换热气体冷却换热系数，根据现有理论计算模型，计算出不同工况下的气体冷却换热，择优选择针对不同种类待冷却板材料的冷却气体及相关参数。

【技术实现步骤摘要】
一种气体冷却介质换热系数测量设备
本专利技术涉及流体参数测量、热处理淬火工艺的
，尤其涉及一种气体冷却介质换热系数测量设备。
技术介绍
目前主要针对换热系数的实验测量方法有以下几种：比拟法、热流法、集中参数法、周期振荡法和液晶测温法。其中热流法原理简单，可操作性强，在工程测量换热系数时被广泛采用。根据测量时系统换热热流的状态，可以分为：(1)稳态热流法:控制系统换热热流为定值，测量时系统处于稳态，换热热流的各点温度理论上不随时间变化。这种方法不需要时刻测量热流变化，实验操作和数据处理较为简单，易于实现；但实验周期长，而且热流对固体温度边界较为敏感，实验误差较大，实验条件也比较苛刻；(2)瞬态热流法:系统不处于稳态，换热热流与各点温度随时间变化。相对于稳态热流法，瞬态热流法的测量结果更能反映出对流换热系数与温度的关系，实验周期短，而且克服了热流对固体温度边界敏感的问题，有效减小误差，因此近年来被越来越广泛地应用在测量换热系数的实验中。但相比于稳态热流法，瞬态热流法的实验操作与数据处理较为繁琐。目前针对气体冷却换热系数的理论计算有着坚实的基础，实验方法也根据不同的理论模型而产生，但是依旧缺少测量在改变其他换热效果影响因素前提下的不同气体冷却换热系数的设备。其中影响因素可包含：气体的射流速度、喷口压力、喷口排布、与待换热物体接触角度和距离等。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种气体冷却介质换热系数测量设备，可以测量出不同工况下不同换热气体冷却换热系数，根据现有理论计算模型，计算出不同工况下的气体冷却换热，择优选择针对不同种类待冷却板材料的冷却气体及相关参数。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种气体冷却介质换热系数测量设备，包括待测板材转动机构，位于透明外壳内，用于固定不同材料的待测板材并带动待测板材进行旋转；冷却介质喷射机构，位于透明外壳内并朝向所述待测板材转动机构，用于向待测板材喷射气体冷却介质；气体冷却介质输送机构，位于透明外壳外并与所述冷却介质喷射机构连接，用于向所述冷却介质喷射机构提供不同的气体冷却介质；温度测量机构，安装在待测板材转动机构上，用于测量出待测板材冷却前后的温度。进一步的，所述待测板材转动机构包括：板材托架，其上安装固定有待测板材；托架支承体，固定在所述透明外壳的底部并可转动的支撑住所述板材托架；驱动机构，位于所述托架支承体的一侧，并用于驱动所述板材托架在所述托架支承体上进行旋转。进一步的，所述驱动机构包括电机、与所述电机连接的连接轴；所述连接轴与所述板材托架连接并带动板材托架旋转。可选的，所述冷却介质喷射机构包括：可旋转喷嘴支架，其上安装有呈矩形分布的冷却喷嘴，所述冷却喷嘴朝向所述待测板材设置并向待测板材喷射气体冷却介质；三维移动机构，位于所述可旋转喷嘴支架的上方，并可带动可旋转喷嘴支架进行上下左右自行移动；旋转电机，安装在所述可旋转喷嘴支架和三维移动机构之间，用于控制可旋转喷嘴支架的旋转角度。进一步的，所述三维移动机构包括水平移动同步带直线滑台和竖直移动同步带直线滑台，所述竖直移动同步带直线滑台的顶部安装在水平移动同步带直线滑台上，其底部安装有所述旋转电机；所述水平移动同步带直线滑台带动所述竖直移动同步带直线滑台及其上的可旋转喷嘴支架在水平面内进行前后左右移动；所述竖直移动同步带直线滑台带动所述旋转电机和可旋转喷嘴支架在竖直方向上进行上下移动。可选的，所述气体冷却介质输送机构包括气体冷却介质气瓶、与所述气体冷却介质气瓶连接的储气箱；所述储气箱通过管路与所述冷却喷嘴连接。可选的，所述气体冷却介质气瓶与所述储气箱之间的管路上安装有气泵与减压阀，用于调节输入到储气箱中的气体压力与流量；所述储气箱与冷却喷嘴之间的管路上安装有压力表和流量计，用于测量输送到冷却喷嘴的气体冷却介质的压力与流量。进一步的，所述温度测量机构包括热电偶，安装在所述板材托架上并呈矩阵分布，用于实时监测待测板材各区域的温度。可选的，所述透明外壳的顶部一侧设有排风口，该排风口上安装有排风风扇；所述托架支承体的下方于底座中设置有料渣槽，用以收集可能会从待测板材落下来的氧化皮。进一步的，所述透明外壳为封闭的玻璃罩外壳，在玻璃罩外壳上设有可开关送入和取出待测板材的进出料口。由上，本专利技术的气体冷却介质换热系数测量设备至少具备如下有益效果：1、采用外接冷却气体：可在不影响设备其他结构的同时，方便更换冷却气体。2、采用矩阵排布式喷口冷却结构：单个喷嘴流量可独立调节，可以模拟多喷口气体冷却情况，对冷却条件可灵活控制。3、控制喷嘴三维移动：可调节喷口与待冷板材的距离，实现冷却时矩阵排布的喷嘴与待测板材之间的位置相对固定，确定换热效果最优的喷射距离。4、控制托架装置旋转，托架上布置有热电偶测温触点矩阵：待测板材旋转角度可控，可方便改变待冷却板材表面与冷却气体接触的角度，确定换热效果最优的喷射角度。待测板材放入托架时与热电偶触点矩阵接触，可对板料不同位置的温度变化情况进行实时监测。5、整体设备(除储气箱与部分气体传输管路)在玻璃罩内(玻璃罩设置可以自行开关的进出料口)，在保证方便操作与观察的基础上，最大限度的减少实验外部环境对实验过程的影响。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本申请实施例所提供的气体冷却介质换热系数测量设备的结构示意图；图2为本申请的垂直喷射气体冷却实验图；图3为本申请的固定角度喷射气体冷却实验图；图4为本申请的水平喷射气体冷却实验图；图5为本申请的动态喷射气体冷却实验图(喷射角度、位置可变)。其中，1-储气箱(含压力表，流量计)；2-气体冷却介质气瓶(含气泵，减压阀)；3-支承架；4-玻璃罩外壳；5-控制器；6-竖直移动同步带直线滑台；7-水平移动同步带直线滑台；8-排风口(装有排风风扇)；9-旋转电机；10-可旋转喷嘴支架；11-待测板材；12-热电偶；13-板材托架；14-进出料口；15-托架支承体；16-底座(含料渣槽)；17-连接轴；18-电机。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。鉴于目前热处理气体淬火冷却介质的合理选择，冷却方式选择等研究较少，且缺少对不同工况下的对流换热系数比较的系统化实验，本申请实施例提供了一种气体冷却介质换热系数测量设备，本专利技术可通过测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，包括：/n待测板材转动机构，位于透明外壳内，用于固定不同材料的待测板材(11)并带动待测板材(11)进行旋转；/n冷却介质喷射机构，位于透明外壳内并朝向所述待测板材转动机构，用于向待测板材喷射气体冷却介质；/n气体冷却介质输送机构，位于透明外壳外并与所述冷却介质喷射机构连接，用于向所述冷却介质喷射机构提供不同的气体冷却介质；/n温度测量机构，安装在待测板材转动机构上，用于测量出待测板材冷却前后的温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，包括：
待测板材转动机构，位于透明外壳内，用于固定不同材料的待测板材(11)并带动待测板材(11)进行旋转；
冷却介质喷射机构，位于透明外壳内并朝向所述待测板材转动机构，用于向待测板材喷射气体冷却介质；
气体冷却介质输送机构，位于透明外壳外并与所述冷却介质喷射机构连接，用于向所述冷却介质喷射机构提供不同的气体冷却介质；
温度测量机构，安装在待测板材转动机构上，用于测量出待测板材冷却前后的温度。


2.根据权利要求1所述的气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，所述待测板材转动机构包括：
板材托架(13)，其上安装固定有待测板材(11)；
托架支承体(15)，固定在所述透明外壳的底部并可转动的支撑住所述板材托架(13)；
驱动机构，位于所述托架支承体(15)的一侧，并用于驱动所述板材托架(13)在所述托架支承体(15)上进行旋转。


3.根据权利要求2所述的气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，所述驱动机构包括电机(18)、与所述电机(18)连接的连接轴(17)；
所述连接轴(17)与所述板材托架(13)连接并带动板材托架(13)旋转。


4.根据权利要求1所述的气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，所述冷却介质喷射机构包括：
可旋转喷嘴支架(10)，其上安装有呈矩形分布的冷却喷嘴，所述冷却喷嘴朝向所述待测板材(11)设置并向待测板材(11)喷射气体冷却介质；
三维移动机构，位于所述可旋转喷嘴支架(10)的上方，并可带动可旋转喷嘴支架(10)进行上下左右自行移动；
旋转电机(9)，安装在所述可旋转喷嘴支架(10)和三维移动机构之间，用于控制可旋转喷嘴支架(10)的旋转角度。


5.根据权利要求4所述的气体冷却介质换热系数测量设备，其特征在于，所述三维移动机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁校，董承智，杨涛，侯俊卿，李贤君，巫小林，
申请(专利权)人：北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11