[发明专利]一种固体表面结合部接触热导测量装置

说明书

本发明涉及接触热导测量技术领域，公开了一种固体表面结合部接触热导测量装置，其特征在于，包括相对设置的电加热器和冷却板，电加热器和冷却板之间用于加载各待测试件；加载机构，作用于电加热器和/或冷却板，以夹紧各待测试件；温度传感器，用于测量各待测试件温度；以及热流计，用于测量各待测试件间的热流密度。本发明测量结果更准确，并能适用于不同材料、不同加工工艺、不同表面粗糙度的零件在不同环境压强、不同接触应力、不同温度差下的固体表面结合部接触热导测量。

技术领域

本发明涉及接触热导测量技术领域，具体涉及一种接触热导测量装置。

背景技术

零部件表面并非绝对光滑，通常假设任何粗糙表面都是由大量尺度不同的微凸体组成，两表面的接触发生于数量有限且垂直高度较高的离散为接触点上，因此热流通过接触界面时于离散微接触点处发生了收缩，加上间隙介质(常为润滑油或空气)的热导率一般远小于基体的热导率，使得热流通过结合部受到强烈的阻碍作用，最终导致结合面两侧温度会发生明显突降。热流通过固体结合部收到的阻碍定义为结合部接触热阻，热阻的倒数，即固体结合部间导热的能力，定义为热导。

接触热导在各个领域的接触换热问题的精确分析中均是不可缺少的边界条件。接触热导是表征数控机床瞬态热特性重要因素；接触热导是航空发动机散热分析的核心内容；接触热导是超导冷却的关键环节。

现有接触热导的测量装置普遍有一定的局限性：将加热装置产生的热量直接等同为待测试件间通过的热流，忽视了热流在试件上传递时的消耗；温度传感器布置在待测试件的接触界面两侧，但距接触界面有一定距离，导致测量结果不准确；整套装置直接放置大气压环境下，不能测量不同环境压强下由于热对流引起的热特性变化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种固体表面结合部接触热导测量装置，测量结果更准确，并能适用于不同材料、不同加工工艺、不同表面粗糙度的零件在不同环境压强、不同接触应力、不同温度差下的固体表面结合部接触热导测量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种固体表面结合部接触热导测量装置，包括：

相对设置的电加热器和冷却板，电加热器和冷却板之间用于加载各待测试件；

加载机构，作用于电加热器和/或冷却板，以夹紧各待测试件；

温度传感器，用于测量各待测试件温度；以及

热流计，用于测量各待测试件间的热流密度。

进一步，所述加载机构包括顶部加载平板、底部支撑平板、螺杆、螺母、加载轴、加载钢球、支撑轴和支撑钢球，螺杆下端固定连接于底部支撑平板上，螺杆上端穿过顶部加载平板并与螺母螺纹连接，加载轴设置于顶部加载平板下侧，加载钢球设置于加载轴下端，支撑轴设置于底部支撑平板上侧并与加载轴相对，支撑钢球设置于支撑轴上端。

进一步，所述电加热器设置于加载钢球下端，冷却板设置于支撑钢球上端。

进一步，所述电加热器和冷却板的温度可调。

进一步，所述温度传感器为热电偶传感器，热电偶传感器用于设置于各待测试件表面。

进一步，所述热流计设置于各待测试件之间。

进一步，还包括真空室，电加热器、冷却板、加载机构、温度传感器和热流计设置于真空室内。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：