[发明专利]用于确定对流热传递系数的装置和方法

说明书

提出了一种用于确定对流表面(1)上的对流热传递系数的装置，其中可以确定对流表面(1)的表面温度与周围环境流体温度之间的第一温差和对流表面(1)的邻近区域(4、20)中的温度与周围环境流体温度之间的第二温差。在此，邻近区域(4)如此靠近对流表面(1)，使得对流表面(1)的温度受到对流的明显影响。

技术领域

本发明涉及一种用于确定流动面上的对流热传递系数的装置和方法。因此，也可以确定表面上的流动的速度和/或湍流。

背景技术

从DE 10 2013 206 406 A1中已知一种室内气候测量装置。它包含至少一个可以供应热流的测量面。测量面设置用于通过对流和/或辐射将热量排出到其周围环境中。在此，可以确定测量面的自调节温度。可以利用加热电阻器产生热流。此外，存在热流检测装置以确定供应到测量面的热流。室内气候测量装置非常适用于检测与人的舒适性相关的室内气候。

还已知的是以热的方式工作的风速计。为此，使用电加热的传感器元件，其电阻取决于温度。流过传感器元件的流动确保了热量传递到周围环境中。通过测量电学变量可以得出流动速度。传感器元件的一种重要实施方式是用于形成所谓的热线缆风速计的加热的线缆。如果愿意，在此也可以确定对流的热传递。也可以考虑加热的面。这样做的缺点是有时需要复杂的调节和面的加热。

美国专利4,653,934A公开了一种用于确定对流热传递系数的装置。其具有传感器，利用该传感器可以确定面上的温度，并且还具有另一个传感器，利用该传感器可以确定周围环境中的温度。

通过文献检索在本发明的知识中，作为另外的现有技术还已知文献DD 244 199B3、US2004/0136434 A1和GB 2 395 561 A。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单可靠的装置以用于测量表面上的对流热传递系数。

根据本发明，设置一种用于确定对流表面上的对流热传递系数的装置，其中可以确定对流表面的表面温度与周围环境流体温度之间的第一温差和对流表面的邻近区域中的温度与周围环境流体温度之间的第二温差。在此，邻近区域如此靠近对流表面，使得其温度通过对流受到对流表面的明显影响。

首先，应该明确的是，周围环境是指填充有静止的或流动的流体的空间。通常，它是指空气或其它气体或气体混合物。因此，以下实施方案涉及对空气流动中的对流热传递系数的测量。然而，对水的初步测量表明，也可以测量液体中的对流热传递系数。主要应用可能是确定流经空气的对流热吸收或流经空气的对流热排放。即使在对流表面实际移动并且空气静止或大部分静止时，也应该称作流经空气。为了清楚起见，而提及空气。然而。这不应排除其它流体。

在周围环境流体温度下，流体的温度应理解为在其中流体的温度不受对流表面影响的范围，至少不受对流影响。

在此，简要介绍了热力学关系。从表面到周围环境的总对流热流密度q是q＝h_c(T_o-T_u)，其中T_o是对流表面的表面温度，并且T_u是周围环境流体温度。对流热传递系数用h_c表示。

这也等于在位置x＝0上的温度导数，即边界层中的温度导数乘以空气的热传导系数λ，由此

q＝λ*(dT/dx)_x＝0

因此λ*(dT/dx)_x＝0＝h_c(T_o-T_u)

上述微分方程的解是T_x-T_u＝(T_o-T_u)e^-x/d

在此d是温度边界层厚度。在位置x＝d处，根据定义