【技术实现步骤摘要】
基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法
[0001]本专利技术属于圆管表面自然对流换热系数测试分析
，涉及到基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法。
技术介绍
[0002]受热圆筒壁面的自然对流换热在工程中具有广泛的应用，如热交换器、太阳能热水器、电厂锅炉管冷却、暖通空调系统、计算机冷却、核反应堆冷却等。这使得圆筒壁面的对流换热特性一直是研究人员关注的热点。因此，准确测量圆筒表面的自然对流换热参数对基础物理研究及不同应用场合下的传热控制具有重要的意义。
[0003]目前，针对圆筒壁面的温度分布和自然对流换热特性，研究人员主要采用实验研究方式进行分析，由于圆筒的加热方式是影响对流换热参数测量准确性的至关重要的因素，但在当前的实验研究中一般采用在圆筒内安装电加热器或者利用直流电源直接加热圆筒的方式作为热源，在实现本申请的过程中，专利技术人发现现有加热方式至少存在如下问题：
[0004]1.为了提供稳定的热流量，电加热器需要安装在圆筒的中心轴线位置。因此，加热器安装的同心性问题将导致圆筒受热不均匀，从而对壁面的流动和温度等实验参数的测量结果造成影响；
[0005]2.由于圆筒内热源的安装位置对壁面的对流换热具有显著的影响，热源偏离圆筒轴线会导致圆筒周围的羽流发生偏转，使传热呈现出明显的不对称性，为了解决圆筒壁面热流出现不均匀分布现象，现有技术通过在电加热器和圆筒壁面的空隙间填充各种导热系数较高的材料以增加圆筒与加热器之间的热导率，但即便在空隙中填充导...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：采用量热法测量DBD反应器向气流传递的热功率，具体包括：S11：通过调节风机的通电频率和气体控制阀门，将入口处空气的体积流量O调节为[200L/min]，并由圆筒入口处的气流温度计算得到气流密度ρ
in
，进而通过气流质量流率计算公式得到通气流质量流率S12：当反应器放电达到稳定后，反应器入口处和出口处的温度基本保持不变，通过DBD反应器热功率计算公式计算得到DBD反应器的热功率P
a
；S2：采用圆筒壁面所有测温点的平均温度分析圆筒壁面的平均对流换热系数、辐射换热系数和努塞尔数；S3：不确定性分析；S4：试验结果及分析；S5：得出结论。2.根据权利要求1所述的基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法，其特征在于：所述DBD反应器热功率计算公式为式中，C
p，in
和C
p，out
分别为反应器入口处和出口处空气的定压比热，T
in
和T
out
分别为反应器入口和出口处气流的温度。3.根据权利要求2所述的基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法，其特征在于：所述S2步骤对应的具体实现方法如下：S21：在圆筒壁面设置8个角向位置，并在圆筒壁面任一角向位置处由沿轴向分布区域布设7个测温点，同时采集各测温点的温度；S22：将圆筒壁面各角向位置对应各测温点的温度进行均值处理，得到圆筒壁面任一角向位置θ处的平均温度T
θ，i
表示为圆筒壁面任一角向位置θ第i个测温点的温度，其中i表示为测温点的编号，i＝1，2，...，7；S23：基于圆筒壁面各角向位置对应的平均温度计算圆筒壁面的平均温度其表达式为S24：检测外部环境温度T
air
，并基于和T
air
计算单位时间内的辐射换热量Q
r
，其中式中，ε为圆筒壁面的黑度，C0为绝对黑体辐射系数，d
out
表示为圆筒的外直径，L0表示为圆筒的长度，π表示为圆周率；S25：计算圆筒壁面的辐射换热系数，其表达式为式中
S26：计算圆筒壁面的对流换热系数h
ec
，其表达式为式中Q
c
表示为圆筒壁面单位时间内的对流换热量，且Q
c
＝Q
‑
Q
r
，Q表示为单位时间内圆筒外壁面与环境间的总换热量，且Q＝P
a
；S27：计算圆筒壁面的平均努塞尔数Nu，其表达式为Nu＝h
ec
d0/λ，式中λ表示为导热系数；S28：计算圆筒壁面处空气的格拉晓夫数Gr、普朗特数Pr以及瑞利数Ra，其中Gr＝gαΔTd
out3
/v2，Ra＝Gr
·
Pr，式中，g为重力加速度，ν为运动粘度，α表示为膨胀系数，C
p
表示为比热，μ表示为粘性系...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛保全，赵其进，白向华，徐振辉，廖自力，赵俊严，朱俊臻，张运银，李嘉麒，王之千，朱锐，陈春林，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：
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