CN111948251A - 一种用于热流测试的新型平台结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于热流测试的新型平台结构，包括加热源、测试装置和密闭的测试腔体；测试样品放置于所述测试腔体内，且位于所述加热源和所述测试装置之间；测试装置基于流体换热的结构，只需测量经过所述测试样品进入流体的热量，减少了对测试样品尺寸的限制，实现了宽尺寸范围样品的热流准确测试；并且，采用真空测试腔体，降低了热对流导热对热流测试的影响，提高了测试数据的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及材料及器件测试技术领域，特别是一种用于热流测试的新型平台结构。
背景技术
随着科学技术的进步，电子元器件、逻辑电路逐渐向多功能方向发展，计算能力增强的同时产生的热量也会增加，能否有效散热影响到其使用寿命和可靠性。准确测量分析工作过程中单位时间通过某一面积的热能，即热流，对计算热导率、改善导热性能，以及大量应用在发电、炼钢、化工产品的分解与合成、建筑采暖、空调等热力过程的能耗检测与热能设施的安全保护检测具有重要意义。
为测量某一局部的热辐射强度、热对流强度、热传导强度或总的传热速率，常采用热流计。其测试分为三种方式，即通过固体导热传递能量的接触式测量，通过流体检测的进出口温度和流量测量，以及用于辐射换热的辐射热流测量。作为检测热流的仪表，其测量结果的准确性非常重要。然而，由于热流传感器种类很多，各有不同的用途和使用条件，并且在不同条件下标定，选用不当会带来较大测量误差。此外，使用商用热流计进行热流测试时，要合理选择热流计的测量范围、温度范围、时间常数、尺寸、内阻及精确度等，减少其它热流场的干扰，否则将会在一定程度上影响测量结果。
针对平板材料，尤其是热电器件的热流测试，在测试器件的尺寸方面，主要集中在2mm到10mm之间，以及20mm到30mm之间，这种要求对具有更宽尺寸范围非标器件的测试存在一定局限，不利于根据具体环境设计器件的综合评价。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的无法对更宽尺寸范围非标热电器件进行热流测试的问题，提供一种用于热流测试的新型平台结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于热流测试的新型平台结构，包括加热源、测试装置和密闭的测试腔体；
测试样品放置于所述测试腔体内，所述测试腔体上设有出气通道，出气通道另一端连接真空调节装置；并且，所述测试样品位于所述加热源和所述测试装置之间；
所述加热源用于对所述测试样品进行加热；
所述测试装置基于流体换热的结构，测量经过所述测试样品进入流体的热量。
一种用于热流测试的新型平台结构，包括加热源、测试装置，密闭的测试腔体；测试样品放置于所述测试腔体内，且位于所述加热源和所述测试装置之间；测试装置基于流体换热的结构，只需测量经过所述测试样品进入流体的热量，减少了对测试样品尺寸的限制，实现了宽尺寸范围样品的热流准确测试；并且，采用真空的测试腔体，降低了热对流导热对热流测试的影响，增大了测试数据的准确性。
优选的，所述真空调节装置包括连接出气通道的真空泵以及真空计。
优选的，其特征在于，所述测试装置包括恒温循环器、测试平台、出口管道、进口管道和圆柱形不锈钢罐体，所述出口管道和进口管道用于输出和输入液体，利用液体量热的方式测量经过测试样品进入流体的热量。圆柱形不锈钢罐体，保证了以一定流速进入测试装置换热的液体在流动上无死角。
优选的，所述测试平台上有固定槽，用于将测试样品固定在正中。并且，根据测试样品的尺寸来设置相应的固定槽。
优选的，所述出口管道、进口管道分别设置在所述圆柱形不锈钢罐体的上下端。进出液体管道为上下布置，保证针对不同吸热量适应性的同时实现了对测试样品吸收热量的均匀传递，进一步为进出口液体温度参数的测试提供更高的准确度，减小了换热不均匀造成的***误差。
优选的，还包括流速控制模块、进口温度传感器、出口温度传感器；
所述流速控制模块用于控制和测试进入所述测试装置的液体流速，从而基于一维稳态热流法计算得到热流量；
所述进口温度传感器、出口温度传感器分别位于所述测试装置的液体进口和液体出口，采集进口液体和出口液体的温度信息，再通过计算进出口液体温度的温差结合比热容、液体流速计算热流。
优选的，所述流速控制模块包括流速计和阀门，或者直接采用质量流量控制器。
优选的，还包括数据采集处理模块，用于采集液体流速、温度，并进行显示。
优选的，所述数据采集处理模块包括源表、多通道数据采集卡、数据采集***、通讯卡；
所述源表用于为流速控制模块供电并采集流速数据；
所述多通道数据采集卡用于连接所述进口温度传感器、出口温度传感器到所述数据采集***；
所述数据采集***用于进出口液体温度；
所述通讯卡用于连接所述数据采集***、源表到所述数据处理终端。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
一种用于热流测试的新型平台结构，包括加热源、测试装置和密闭的测试腔体；测试样品放置于所述测试腔体内，且位于所述加热源和所述测试装置之间；测试装置基于流体换热的结构，只需测量经过所述测试样品进入流体的热量，减少了对测试样品尺寸的限制，实现了宽尺寸范围样品的热流准确测试；并且，采用真空测试腔体，降低了热对流导热对热流测试的影响，提高了测试数据的准确性。
附图说明
图1为实施例1所述的一种用于热流测试的新型平台结构的结构示意图。
图2为实施例1所述的测试装置的结构示意图。
图3为增加流速控制后的温度差异实测结果。
图4为对测试样品测试得到的热流结果。
图5为实施例2所述的一种用于热流测试的新型平台结构的结构示意图。
图6为实施例2所述的测试装置的结构示意图。
图中标记：1-恒温循环器，2-流速控制模块，3-进口温度传感器，4-出口温度传感器，5-源表，6-数据采集***，7-数据处理终端，8-加热源，9-测试腔体，10-测试样品，11-测试装置，12-真空泵，13-测试平台，14-真空计，15-阳刻固定槽，16-出口管道，17-进口管道，18-阴刻固定槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种用于热流测试的新型平台结构，包括测试模块、数据采集处理模块、真空调节模块和数据处理终端7。
如图2所示，所述测试模块用于对测试样品10在不同供热条件下的热流数据进行测试和采集。所述测试模块包括测试腔体9、恒温循环器1、流速控制模块2、进口温度传感器3和出口温度传感器4。所述测试腔体9为密封圆柱体结构，采用304不锈钢材质制造而成；所述测试腔体9内还设有测试装置11，所述测试装置11用于对流经测试样品10的热流进行收集，由铜制测试平台13、出口管道16、进口管道17、圆柱形不锈钢罐体和阳刻固定槽15(凸槽)构成，所述测试平台13设置在圆柱形不锈钢罐体的上方，采用焊接方式固定，所述阳刻固定槽15用于固定测试样品10；所述出口管道16和进口管道17用于通入循环液体，分别设置在所述圆柱形不锈钢罐体的上下两端，对测试平台13传递的热量进行收集。实际工作中，测试样品10放置在测试平台13的阳刻固定槽15中，加热源8对测试样品10加热，热流经由测试平台13进入测试装置11，并由循环液体换热转移，造成进口温度传感器3和出口温度传感器4的温差。图中箭头表示液体流向。
所述数据采集处理模块用于采集所述进口温度传感器3和出口温度传感器4的温度信号以及流速控制模块2的流速信号，并进行初步处理和传输。所述数据采集处理模块包括源表5(采用Keithley 2400源表)，数据采集***6(采用Keithley 2700数据采集***)、IE-488通讯卡和多通道数据采集卡。所述多通道数据采集卡用于连接所述数据采集***6和进口温度传感器3及出口温度传感器4；所述数据采集***6用于采集进口温度传感器3和出口温度传感器4的温度数据；所述源表5用于为所述流速控制模块2供电并采集流速信号；所述IE-488通讯卡用于连接所述数据采集***6和所述源表5至所述数据处理终端7，用于将测试数据传输给数据处理终端5进行储存和处理。
所述真空调节模块与所述测试模块的测试腔体9相连通，用于为所述测试模块提供真空环境，消除空气热对流的影响，所述测试腔体9设置有进气管道和出气管道，所述真空调节模块包括真空泵12和真空计14。其中，出气管道与真空泵14相连接，进气管道连接放气阀，真空计14通过连通测试腔体9，反映内部真空度。
所述数据处理终端7与所述数据采集处理模块相连接，用于储存、处理和显示数据。
流速控制模块2，利用球阀调整液体温度控制器水流速度，并通过流速计读取示数。通过进口温度传感器3和出口温度传感器4测量水温，依据Q＝C液v液(T出-T入)，获得热流数据。样品放置平台刻蚀有阳刻固定槽15，并通过石墨碳纸改善器件与样机平面之间的热接触。
如图3所示，为样机设置球阀后，通过优化流速获得的温度差异性(T出-T入)实测结果。设置相同加热功率，液体流速v液降低后，进出口液体温度差异增加，信噪比提高，获得更为准确地热流测试结果。
如图4所示，为利用原型样机获得的不同温度条件下进出口温差(T出-T入)，和对应流经样品热流的实测结果，样品尺寸为40mm×40mm。
实施例2
如图5-图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所述的用于热流测试的新型平台结构，采用的测试平台13具有阴刻固定槽18(凹槽)，用来实现低厚度测试样品的固定与测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，包括加热源(8)、测试装置(11)和密闭的测试腔体(9)；
所述测试腔体(9)用于放置测试样品(10)，所述测试腔体(9)上设有真空调节装置；并且，所述测试样品(10)位于所述加热源(8)和所述测试装置(11)之间；
所述加热源(8)用于对所述测试样品(10)进行加热；
所述测试装置(11)基于流体换热原理，测量经过所述测试样品(10)进入的流体热量大小。
2.根据权利要求1所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述真空调节装置包括连接在所述测试腔体(9)上的出气通道，以及连接在所述出气通道上的真空泵(12)和真空计(14)。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述测试装置包括恒温循环器(1)、测试平台(13)、出口管道(16)、进口管道(17)和圆柱形不锈钢罐体，所述出口管道(16)和进口管道(17)用于输出和输入液体，利用液体量热的方式测量经过测试样品(10)进入流体的热量。
4.根据权利要求3所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述测试平台(18)上有固定槽，用于将测试样品(10)固定在所述测试平台(18)正中。
5.根据权利要求3所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述出口管道(16)、进口管道(17)分别设置在所述圆柱形不锈钢罐体的上下端。
6.根据权利要求3所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，还包括流速控制模块(2)、进口温度传感器(3)、出口温度传感器(4)；
所述流速控制模块(2)用于控制和测试进入所述测试装置(11)的液体流速，从而基于一维稳态热流法计算得到热流量；
所述进口温度传感器(3)、出口温度传感器(4)分别位于所述测试装置的液体进口和液体出口，采集进口液体和出口液体的温度信息，再通过计算进出口液体温度的温差结合比热容、液体流速计算热流。
7.根据权利要求6所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述流速控制模块(2)包括流速计和阀门，或者直接采用质量流量控制器。
8.根据权利要求6所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，还包括数据采集处理模块，用于采集液体流速、进出口温度，并进行显示。
9.根据权利要求8所述的一种用于热流测试的新型平台结构，其特征在于，所述数据采集处理模块包括源表(5)、多通道数据采集卡、数据采集***(6)、通讯卡、数据处理终端(7)；
所述源表(5)用于为流速控制模块(2)供电并采集流速数据；
所述多通道数据采集卡用于连接所述进口温度传感器(3)、出口温度传感器(3)到所述数据采集***(6)；
所述数据采集***(6)用于采集进出口液体温度；
所述通讯卡用于连接所述数据采集***(6)、源表(5)到所述数据处理终端(7)。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000007000A1 (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-10 | National Engineering Laboratory | Monitoring the heat transfer properties of a heat transferring surface |
| CN201828535U (zh) * | 2010-10-25 | 2011-05-11 | 上海海事大学 | 真空绝热板导热系数快速测试装置 |
| CN102539470A (zh) * | 2012-01-30 | 2012-07-04 | 北京建筑工程学院 | 一种低中真空复合保温管道热力性能集成检测***及应用 |
| CN103323780A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-25 | 南京航空航天大学 | 一种温差材料热电转换性能测试***及方法 |
| CN205232067U (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-11 | 西华大学 | 一种温控式温差发电试验*** |
| WO2016101903A1 (zh) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种导热系数测定装置 |
| CN106370954A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-01 | 上海电力学院 | 一种模拟流体热源的温差发电测试*** |
| CN109001254A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-14 | 中南大学 | 一种快速测试冶金熔渣高温导热系数的装置及方法 |
-
2020
- 2020-08-21 CN CN202010848670.4A patent/CN111948251A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000007000A1 (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-10 | National Engineering Laboratory | Monitoring the heat transfer properties of a heat transferring surface |
| CN201828535U (zh) * | 2010-10-25 | 2011-05-11 | 上海海事大学 | 真空绝热板导热系数快速测试装置 |
| CN102539470A (zh) * | 2012-01-30 | 2012-07-04 | 北京建筑工程学院 | 一种低中真空复合保温管道热力性能集成检测***及应用 |
| CN103323780A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-25 | 南京航空航天大学 | 一种温差材料热电转换性能测试***及方法 |
| WO2016101903A1 (zh) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种导热系数测定装置 |
| CN205232067U (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-11 | 西华大学 | 一种温控式温差发电试验*** |
| CN106370954A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-01 | 上海电力学院 | 一种模拟流体热源的温差发电测试*** |
| CN109001254A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-14 | 中南大学 | 一种快速测试冶金熔渣高温导热系数的装置及方法 |
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