吸热结构用加热器加热功率确定方法、系统及设备、介质技术方案

本申请属于加热器加热技术领域，具体涉及一种吸热结构用加热器加热功率确定方法，包括：计算吸热结构的表面温升吸热速率；计算吸热结构的表面对流热损失速率；计算吸热结构的表面辐射热损失速率；综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结构的表面热流密度；基于吸热结构的表面热流密度，计算得到加热器的加热功率。此外，涉及一种吸热结构用加热器加热功率确定系统及其设备、介质。介质。介质。

【技术实现步骤摘要】
吸热结构用加热器加热功率确定方法、系统及设备、介质


[0001]本申请属于加热器加热
，具体涉及一种吸热结构用加热器加热功率确定方法、系统及设备、介质。

技术介绍

[0002]石英灯管热惯性小，便于电控，非常适应气动加热的瞬变特点，且体积小、功率大，可以拼装成不同尺寸和形状的加热器，在大面积上可以获得1.2MW/m2大小的热流密度，被广泛应用于大型全尺寸结构、小型结构的热强度试验，对于外形、结构复杂小板结构的热强度试验，也具有较好的适应能力。
[0003]结构热强度试验中，多是根据吸热结构的表面温升吸热速率确定加热器的加热功率，然而实际中，吸热结构的表面会与周围空气进行对流换热，以及向周围空间辐射热量，从而具有对流热损失、辐射热损失，将将吸热结构表面发生的对流热损失、辐射热损失忽略，仅根据吸热结构的表面温升吸热速率确定加热器的加热功率，存在加热器的加热功率不能够满足吸热结构的表面温升的需求，导致试验失败。
[0004]鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
[0005]需注意的是，以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种吸热结构用加热器加热功率确定方法、系统及设备、介质，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
[0007]本申请的技术方案是：
[0008]一方面提供一种吸热结构用加热器加热功率确定方法，包括：
[0009]计算吸热结构的表面温升吸热速率；
[0010]计算吸热结构的表面对流热损失速率；
[0011]计算吸热结构的表面辐射热损失速率；
[0012]综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结构的表面热流密度；
[0013]基于吸热结构的表面热流密度，计算得到加热器的加热功率。
[0014]根据本申请的至少一个实施例，上述的吸热结构用加热器加热功率确定方法中，所述计算吸热结构的表面温升吸热速率，具体为：
[0015][0016]其中，
[0017]q
cond
为吸热结构的表面温升吸热速率，kW/m2；
[0018]c为吸热结构的比热容，J/(kg
·
℃)，可根据经验计算或由试验得到；
[0019]ρ为吸热结构的密度，kg/m3，可根据经验计算或由试验得到；
[0020]δ为吸热结构的等效厚度，m，可根据经验计算或由试验得到；
[0021]dT/dt为吸热结构的表面温升率，℃/s。
[0022]根据本申请的至少一个实施例，上述的吸热结构用加热器加热功率确定方法中，所述计算吸热结构的表面对流热损失速率，具体为：
[0023]q
conv
＝h(T
‑
T
air
)；
[0024]其中，
[0025]q
cond
为吸热结构的表面对流热损失速率，kW/m2；
[0026]T为吸热结构的表面温度，℃；
[0027]h为吸热结构的表面对流传热系数，W/(m2
·
℃)，可根据经验计算或由试验得到；
[0028]Tair为空气气流温度，℃。
[0029]根据本申请的至少一个实施例，上述的吸热结构用加热器加热功率确定方法中，所述计算吸热结构的表面辐射热损失速率，具体为：
[0030]q
radi
＝εσ(T+273.15)4；
[0031]其中，
[0032]q
radi
为吸热结构的表面辐射热损失速率，kW/m2；
[0033]ε为吸热结构的表面发射率，可根据经验计算或由试验得到；
[0034]σ为斯忒藩
‑
玻耳兹曼常数，W/(m2·
K4)，具体可取5.67
×
10
‑
8W/(m2·
K4)；
[0035]T为吸热结构的表面温度，℃。
[0036]根据本申请的至少一个实施例，上述的吸热结构用加热器加热功率确定方法中，所述综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结构的表面热流密度，具体为：
[0037]q＝q
radi
+q
cond
+q
conv
；
[0038]其中，
[0039]q为吸热结构的表面热流密度，kW/m2；
[0040]q
cond
为吸热结构的表面温升吸热速率，kW/m2；
[0041]q
cond
为吸热结构的表面对流热损失速率，kW/m2；
[0042]根据本申请的至少一个实施例，上述的吸热结构用加热器加热功率确定方法中，所述基于吸热结构的表面热流密度，计算得到加热器的加热功率，具体为：
[0043]q
W
＝q/η；
[0044]其中，
[0045]q
w
为加热器的加热功率，kW/m2；
[0046]q为吸热结构的表面热流密度kW/m2；
[0047]η为加热器的加热效率。
[0048]在一个具体实施例中，对小板结构进行热强度试验，小板结构为吸热结构，小板结构的比热容、密度可取其材质的平均值，其余计算相关数据通过经验计算或查手册以及试验测量得到，进而得到加热器的加热功率，在加热器由石英灯管拼装而成的情形下，加热器的石英灯数量计算如下：
[0049]n＝q
W
·
S/P0；
[0050]其中，
[0051]S为加热温区面积，m2；
[0052]p0为单支石英灯管的加热功率功率，kW；
[0053]进而可计算加热器中的相邻石英灯管间距如下：
[0054]d
mm
＝a/(n
‑
1)/1000.0；
[0055]其中：
[0056]d
mm
为相邻石英灯管间距，mm；
[0057]a为石英灯管的有效长度，m。
[0058]另一方面提供一种吸热结构用加热器加热功率确定系统，包括：
[0059]吸热结构的表面温升吸热速率计算单元，计算吸热结构的表面温升吸热速率；
[0060]吸热结构的表面对流热损失速率计算单元，计算吸热结构的表面对流热损失速率；
[0061]吸热结构的表面辐射热损失速率计算单元，计算吸热结构的表面辐射热损失速率；
[0062]吸热结构的表面热流密度计算单元，综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，包括：计算吸热结构的表面温升吸热速率；计算吸热结构的表面对流热损失速率；计算吸热结构的表面辐射热损失速率；综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结构的表面热流密度；基于吸热结构的表面热流密度，计算得到加热器的加热功率。2.根据权利要求1所述的吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，所述计算吸热结构的表面温升吸热速率，具体为：其中，q
cond
为吸热结构的表面温升吸热速率，kW/m2；c为吸热结构的比热容，J/(kg
·
℃)；ρ为吸热结构的密度，kg/m3；δ为吸热结构的等效厚度，m；dT/dt为吸热结构的表面温升率，℃/s。3.根据权利要求1所述的吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，所述计算吸热结构的表面对流热损失速率，具体为：q
conv
＝h(T
‑
T
air
)；其中，q
cond
为吸热结构的表面对流热损失速率，kW/m2；T为吸热结构的表面温度，℃；h为吸热结构的表面对流传热系数，W/(m2·
℃)；T
air
为空气气流温度，℃。4.根据权利要求1所述的吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，所述计算吸热结构的表面辐射热损失速率，具体为：q
radi
＝εσ(T+273.15)4；其中，q
radi
为吸热结构的表面辐射热损失速率，kW/m2；ε为吸热结构的表面发射率；σ为斯忒藩
‑
玻耳兹曼常数，W/(m2·
K4)；T为吸热结构的表面温度，℃。5.根据权利要求1所述的吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，所述综合吸热结构的表面温升吸热速率、表面对流热损失速率、表面辐射热损失速率，得到吸热结构的表面热流密度，具体为：q＝q
radi
+q
cond
+q
conv
；其中，q为吸热结构的表面热流密度，kW/m2；
q
cond
为吸热结构的表面温升吸热速率，kW/m2；q
cond
为吸热结构的表面对流热损失速率，kW/m2；q
radi
为吸热结构的表面辐射热损失速率，kW/m2。6.根据权利要求1所述的吸热结构用加热器加热功率确定方法，其特征在于，所述基于吸热结构的表面热流密度，计算得到加热器的加热功率，具体为：q
W
＝q/η；其中，q
w
为加热器的加热功率，kW/m2；q为吸热结构的表面热流密度kW/m2；η为加热器的加热效率。7.一种吸热结构用加热器加热功率确定系统，其特征在于，包括：吸热结构的表面温升吸热速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军鹏，王振亚，刘宁夫，李世平，张仡，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：