CN204630962U - 一种测量管外自然对流换热系数的定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，主要由定位框架、圆管和定位底座组成，所述定位框架固定于定位底座上；所述测量管外自然对流换热系数的定位装置还包括横梁和阶梯梁；所述横梁和阶梯梁分别固定于定位框架的上、下底面中部；所述圆管一端与横梁固定，另一端与阶梯梁固定。定位装置的设计简单、精巧；通过调节横梁与卡槽位置适时的改变管路角度，能够实现不同换热系数下对流换热的强化；将本定位装置与自然对流换热特点、大空间自然对流准则方程相结合，可整理出自然对流的换热规律，在传热强化，节约能源方面有深远意义。

Description

一种测量管外自然对流换热系数的定位装置

技术领域

本实用新型属于强化传热与节能技术领域，涉及一种测量用定位装置，特别涉及一种测量管外自然对流换热系数的定位装置。

背景技术

目前，国内外测量管外自然对流换热系数的方法主要是数值模拟和设计多管系统两种方法。

数值模拟是利用Fluent模拟水平等温圆管的自然对流换热，将数值模拟得到的温度场数据和运用matlab模拟得到的纯背景剪切干涉条纹相结合，得到热稳态时的剪切干涉模拟条纹，然后将模拟条纹和实验条纹相对比、校验，从而得出关于水平圆管自然对流换热更精确解。该方法采用的水平圆管直径为15.6mm，测试腔水平方向长400mm，竖直方向高1000mm，整个区域的网格划分为两部分，圆管表面附近生成了实际的圆圈，采用结构化网格，其余部分采用非结构化网格。测试腔左右两端和底部给定恒定温度值，顶部为压力入口，圆管壁面恒温壁，其余部分为对称边界条件，取圆管右半部分进行模拟。

设计多管系统，由本体系统、电加热测量系统和测温系统三部分组成，将实验室从空间上隔断为实验本体室和控制测量室两部分。该方法采用8根加热管同时或者分别加热，8根加热管中最细的加热管直径为13mm，长为400mm，最粗的加热管为86mm，长为2271mm，其余加热管的几何尺寸在二者之间均匀分布。实验测试过程中，根据加热管的几何尺寸不同，分别埋设了4～8根热电偶，当达到稳态导热条件时，电加热器的输入电功率认为是实验管向外散出的总热量。

基于上述测量方法，现有技术公开了多种关于测量管外自然对流换热系数的实验装置。

申请号为200510046420.4的国内专利公开了一种大空间外管空气自然对流传热实验装置，该装置包括外管悬挂架、控制采集分析仪和计算机；外管悬挂架为长方体框架结构，是由两根吊挂丝将加热外管挂在两根悬挂横杆上；加热外管表面焊接热电偶，热电偶连接控制采集分析仪，控制采集分析仪连接计算机，实现实时检测、计算分析，可以灵活的研究外管空气自然对流传热规律。

申请号为201110352147.3的国内专利公开了一种径向热管式大空间横管外表面空气自然对流传热实验装置。该装置包括隔离柜、电加热功率控制装置、数据采集仪、计算机、绝热悬挂丝、径向热管和热电偶；隔离柜内设有绝热悬挂丝和2个热电偶，在绝热悬挂丝下端设有径向热管；数据采集仪与5个热电偶相连接，数据采集仪与计算机相连接，电加热功率控制装置与电加热棒相连接。

采用水平管换热在空气自然对流换热技术中已经得到广泛开展。现有技术中使用的管路均沿一个固定的水平角度，测量管外自然对流换热实验中管路角度始终不变。然而，改变管路角度，可以改变换热准则方程，实现不同换热系数下对流换热的强化。因此，急需研发一种在测量管外自然对流换热的实验中可使管路角度适时改变的定位装置，从而实现不同换热系数下对流换热的强化。

发明内容

本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，该定位装置通过改变圆管倾斜角度，进而改变管路的特征长度，达到改变对流目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，主要由定位框架1、圆管4和定位底座7组成，所述定位框架1固定于定位底座7上；所述测量管外自然对流换热系数的定位装置还包括横梁和阶梯梁3；所述横梁和阶梯梁3分别固定于定位框架1的上、下底面中部；所述圆管4一端与横梁固定，另一端与阶梯梁3固定。

所述定位框架1为长方体结构，由12根铁梁构成。

所述阶梯梁3上开有多个对应不同角度的卡槽6。

所述卡槽6的角度为30°、45°或60°。

所述横梁上开有一孔5，细绳2穿过孔5将圆管4一端固定；所述圆管4的另一端固定在阶梯梁3上的卡槽6内。

本实用新型的有益效果为定位装置的设计简单、精巧；通过调节横梁与卡槽的位置适时的改变管路角度，能够实现不同换热系数下对流换热的强化；将本定位装置与自然对流换热特点、大空间自然对流准则方程相结合，可整理出自然对流的换热规律，在传热强化，节约能源方面有深远意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置的结构示意图

图2为本实用新型的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置中阶梯梁的局部俯视图

图中，1、定位框架 2、细绳 3、阶梯梁 4、圆管 5、孔 6、卡槽 7、定位底座

具体实施方式

下面结合附图描述本实用新型的实施例，但本实用新型并不局限于此：

如图1-图2所示，一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，包括定位框架1、阶梯梁3、圆管4、横梁和定位底座7；所述定位框架1固定于定位底座7上；所述阶梯梁3固定于定位框架1下底面上；所述横梁固定于定位框架1的上底面上；所述圆管4一端与横梁固定，另一端与阶梯梁3固定。

所述定位框架1为长方体结构，由12根铁梁构成。

所述阶梯梁3上开有多个对应不同角度的卡槽6。

所述卡槽6的角度为30°、45°或60°。

所述横梁上开有一孔5，细绳2穿过孔5将圆管4一端固定；所述圆管4的另一端固定在阶梯梁3上的卡槽6内。

在自然对流换热过程中，根据工况状态和运行条件的要求，通过改变管路角度，进而改变管路的特征长度，达到改变对流、实现不同换热系数下对流换热的强化。

具体如图1所示，空气流经自然对流管，即图1中的圆管4，圆管4的电加热丝通电使管壁升温，待温度稳定后与管外进行对流换热。所述圆管4为两端固定，左端与细绳2连接，细绳2的上端穿过开有孔5的横梁(图中未画出)，右端固定在开有卡槽6的阶梯梁3上。整个系统处于定位框架1内，同时调整细绳2和卡槽6的位置可以精确的将圆管4固定在不同角度。管路角度精细定位主要依据数学中的勾股定理：细绳2下端距阶梯梁3的距离、圆管4的长度、卡槽6距细绳2延长线的距离构成直角三角形，通过计算距离完全可以满足角度关系。整个定位框架1下端安装有定位底座7，保持实验台的稳定。

如图2所示，三个小长方形为阶梯梁3上卡槽6的俯视图，三个卡槽6对应需要调节的不同角度，分别是30°、45°和60°，所在位置由对应角度和管的长度计算得出，卡槽6尺寸根据管径设计，并且进行精加工，保证实验管在卡槽6中不摇动且稳定保持一定的角度。

Claims (5)

1.一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，主要由定位框架(1)、圆管(4)和定位底座(7)组成，所述定位框架(1)固定于定位底座(7)上，其特征在于：还包括横梁和阶梯梁(3)；所述横梁和阶梯梁(3)分别固定于定位框架(1)的上、下底面中部；所述圆管(4)一端与横梁固定，另一端与阶梯梁(3)固定。

2.根据权利要求1所述的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，其特征在于：所述定位框架(1)为长方体结构，由12根铁梁构成。

3.根据权利要求1所述的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，其特征在于：所述阶梯梁(3)上开有多个对应不同角度的卡槽(6)。

4.根据权利要求3所述的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，其特征在于：所述卡槽(6)的角度为30°、45°或60°。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种测量管外自然对流换热系数的定位装置，其特征在于：所述横梁上开有一孔(5)，细绳(2)穿过孔(5)将圆管(4)一端固定；所述圆管(4)的另一端固定在阶梯梁(3)上的卡槽(6)内。