具有微槽群结构的辐射黑体腔及水槽式黑体辐射源制造技术

本发明专利技术公开具有微槽群结构的辐射黑体腔及水槽式黑体辐射源。辐射黑体腔，包括主体，主体的外壁分布有若干相互连通的流道，若干流道之间互不连续，至少一个以上的流道之间曲率、半径、直径互不相同。水槽式黑体辐射源，包括上述的辐射黑体腔，还包括水槽、红外测温器、铂电阻测温器。优化腔壁结构设计，设计特定截面形状和尺寸的腔体外壁，通过流道形状的变化对流体进行扰动，利用不连续通道产生的不同大小和方向的扰动对流体内部形成的扰流进行震荡，使流体与腔壁之间的热边界层在不同位置发生破坏，使热边界层没有充分发展即被破坏，在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻，达到强化传热效果。

【技术实现步骤摘要】
具有微槽群结构的辐射黑体腔及水槽式黑体辐射源
本专利技术涉及计量、传感
，特别涉及具有微槽群结构的辐射黑体腔及水槽式黑体辐射源。
技术介绍
随着工业用红外测温，红外人体测温技术的发展，红外辐射测温设备和计量设备得到越来越多的研究和应用。水槽式黑体辐射源由于成本低、稳定性好，是目前使用最广泛的红外辐射测温设备的计量标准器。而黑体辐射腔作为红外辐射测温设备计量中的关键部分，如何快速将水槽内液体温度传递至黑体腔并维持稳定状态是计量设备的关键研究部分。与大尺度强化传热不同，小空间条件下的传热主要依赖层流条件下的分子扩散，而在液相下这种扩散变得异常缓慢。为了增强传热，一般通过对流体进行扰动，破坏内部流体边界层的方式完成。其中，扰动措施包括对槽内结构进行改进，现有技术一般在槽内设置不同形状扰流片，通过破坏流体的正常流道对流体进行扰动，强化传热。此种方法结构简单，传热增强效果一般，同时制造复杂，可靠性较低。因此，需要一种能够提高传递效率的辐射黑体腔。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了具有微槽群结构的辐射黑体腔，包括一具有开口的主体，主体的外壁分布有若干相互连通的流道，若干流道之间互不连续，至少一个以上的流道之间曲率、半径、直径互不相同。本专利技术提供一种专门用于微流体传感的辐射黑体腔，采用若干曲率、半径、直径不同的微槽群结构流道连接而成，利用不连续通道产生的不同大小和方向的扰动对流体内部形成的扰流进行震荡，使流体与腔壁之间的热边界层在不同位置发生破坏，使热边界层没有充分发展即被破坏，在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻，达到强化传热效果。在一些实施方式中，主体的外壁布满若干凹槽，流道由一个凹槽或两个以上凹槽不间断连接构成。由此，流道可以由多个凹槽构成，为本专利技术的一个实施例。在一些实施方式中，主体的外壁布满若干凸环，流道由相邻两个以上凸环构成。由此，流道可以由多个凸环构成，为本专利技术的一个实施例。在一些实施方式中，主体的外壁布满若干凹槽、若干凸环，流道分布在若干凹槽、若干凸环之间。由此，流道可以由多个凹槽、多个凸环构成，为本专利技术的一个实施例。在一些实施方式中，相邻的两个流道之间设有缺口，相邻的两个流道之间通过缺口相通。由此，相邻的两个流道之间不仅能够通过交错的流道相通，也可以通过缺口相通。在一些实施方式中，流道的底面设有凹凸部。由此，通过这些凹凸部能够阻止热边界层的形成、减少热边界层厚度。在一些实施方式中，主体包括圆柱腔部以及锥形腔部，锥形腔部连通于圆柱腔部的一端，由此，保证黑体腔的热传导方向。在一些实施方式中，开口位于圆柱腔部、锥形腔部的中轴线上。由此，保证黑体腔的热传导方向。在一些实施方式中，主体还包括盖板部，盖板部设于圆柱腔部上远离的锥形腔部一端，开口位于盖板部上。由此，盖板部利于黑体腔的安装。在一些实施方式中，若干流道分布在圆柱腔部、锥形腔部的外壁。由此，圆柱腔部、锥形腔部为本黑体腔的主要传导部位。根据本专利技术的一个方面，提供了水槽式黑体辐射源，包括上述的辐射黑体腔，还包括水槽、红外测温器、铂电阻测温器，水槽内可容纳有传导液，辐射黑体腔置于水槽中，辐射黑体腔的最顶端处于传导液的水平面，铂电阻测温器的一端通过开口插入辐射黑体腔的腔体内，铂电阻测温器的另一端插入传导液中，红外测温器置于水槽外并位于辐射黑体腔的开口上方。本专利技术还提供一种应用上述黑体腔的水槽式黑体辐射源，通过上述黑体腔的特征，能够强化本水槽式黑体辐射源传热效果。在一些实施方式中，红外测温器位于辐射黑体腔的中轴线上。由此，保证红外测温器在黑体腔的热传导方向上。本专利技术的有益效果的具体体现为：优化腔壁结构设计，设计特定截面形状和尺寸的腔体外壁，通过流道形状的变化对流体进行扰动，增加换热面积、破坏热边界层、降低传热热阻，强化传热。此种方法结构简单，制造成本较低，其中腔体外壁设计对强化传热效果具有关键因素。附图说明图1为本专利技术一实施方式的辐射黑体腔的立体结构示意图。图2为图1所示辐射黑体腔的剖面结构示意图。图3为图2中A局部的放大结构示意图。图4为应用图1所示辐射黑体腔的水槽式黑体辐射源的剖面结构示意图。图5为本专利技术二实施方式的具有微槽群结构的辐射黑体腔的剖面结构示意图。图6为本专利技术三实施方式的具有微槽群结构的辐射黑体腔的剖面结构示意图。图7为本专利技术四实施方式的具有微槽群结构的辐射黑体腔的立体结构示意图。图8为辐射黑体腔的平壁处边界层分布结构示意图。图中标号：1-主体、11-开口、12-流道、13-凸环、14-凹槽、15-缺口、1a-圆柱腔部、1b-锥形腔部、1c-盖板部、2-水槽、3-红外测温器、4-铂电阻测温器、5-传导液。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一图1-3示意性地显示了根据本专利技术的一种实施方式的具有微槽群结构的辐射黑体腔，包括一具有开口11的主体1，主体1的外壁分布有若干相互连通的流道12，若干流道12之间互不连续，至少一个以上的流道12之间曲率、半径、直径互不相同。为了达到强化传热效果，一般为选择紫铜或导热性能好的材料为主体1材料。若干流道12之间为纵横交错的；但若干流道12之间始终相通，两个流道12之间可以直接相通，也可以通过其他流道12间接相通，也可以一个流道12与多个流动12相通，且流道12之间的大小不一，同一流道12的不同位置的口径也可以不同。本专利技术提供一种专门用于微流体传感的辐射黑体腔。本专利技术采用若干曲率、半径、直径不同的微槽群结构流道12连接而成，利用不连续通道产生的不同大小和方向的扰动对流体内部形成的扰流进行震荡，使流体与腔壁之间的热边界层在不同位置发生破坏，使热边界层没有充分发展即被破坏，在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻，达到强化传热效果。微流道内换热强度最大出现在入口段，并随着边界层厚度的增加而降低。所以可以采用此现象，人为地破坏边界层，在边界层中断并从新发展的过程中强化换热。而层流入口段长度有如下公式：其中，lt表示入口段长度，de表示微通道的水力直径，Pr表示普朗特准则，Re为雷诺数。因此边界层破坏装置的设置间距不大于lt。结合图2，主体1的外壁布满若干凹槽14；凹槽14的设置方向是不规则的，其可以是横向、竖向、斜向；凹槽14的槽径、截面形状、长度也是随机；若干凹槽14的分布可以有呈规律变化、也可以无规律变化。流道12由一个凹槽14或两个以上凹槽14之间构成，流道12之间相互连通且互不连续。流道12可以多个凹槽14之间构成，为本专利技术的一个实施例。固液边界存在的热边界层是影响热传导的关键环节，为了提高传热效率和提高温度均匀性，就要阻止热边界层的形成、减少热边界层厚度，所以可以通过间断性微槽道阻止热边界层的形成和发展。为减少尖端所形成的微小空腔，以减少粘滞流体。微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有微槽群结构的辐射黑体腔，包括一具有开口(11)的主体(1)，其特征在于，所述主体(1)的外壁分布有若干相互连通的流道(12)，若干所述流道(12)之间互不连续，至少一个以上的所述流道(12)之间曲率、半径、直径互不相同。/n

【技术特征摘要】
1.具有微槽群结构的辐射黑体腔，包括一具有开口(11)的主体(1)，其特征在于，所述主体(1)的外壁分布有若干相互连通的流道(12)，若干所述流道(12)之间互不连续，至少一个以上的所述流道(12)之间曲率、半径、直径互不相同。


2.根据权利要求1所述的具有微槽群结构的辐射黑体腔，其特征在于，所述主体(1)的外壁布满若干凹槽(14)，所述流道(12)由一个凹槽(14)或两个以上凹槽(14)之间构成。


3.根据权利要求1所述的具有微槽群结构的辐射黑体腔，其特征在于，所述主体(1)的外壁布满若干凸环(13)，所述流道(12)由相邻两个以上凸环(13)之间构成。


4.根据权利要求1所述的具有微槽群结构的辐射黑体腔，其特征在于，所述主体(1)的外壁布满若干凹槽(14)、若干凸环(13)，所述流道(12)分布在若干凹槽(14)、若干凸环(13)之间。


5.根据权利要求1所述的具有微槽群结构的辐射黑体腔，其特征在于，相邻的两个所述流道(12)之间设有缺口(15)，相邻的两个所述流道(12)之间通过缺口(15)相通。


6.根据权利要求2-5任一所述的具有微槽群结构的辐射黑体腔，其特征在于，所述流道(12)的底面设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐标，刘培，
申请(专利权)人：广东省计量科学研究院华南国家计量测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44