[发明专利]一种界面换热系数的测量方法

说明书

本发明涉及一种界面换热系数的测量方法。所述测量方法包括如下步骤：(1)将待测样品用绝热材料进行绝热包覆，并留出至少一个裸露面；(2)将步骤(1)所得绝热包覆待测样品的内部嵌入内置热电偶，并置于密闭空间，在所述密闭空间的内部且绝热包覆待测样品的外部设置了外置热电偶；(3)对步骤(2)所述密闭空间内的流体进行阶梯式升温，并实时监测所述内置热电偶和外置热电偶的温度数据；(4)根据步骤(3)所得温度数据和步骤(1)所述待测样品的材料参数，计算得到所述待测样品和流体之间的界面换热系数。本发明所述测量方法既不会受温度、压力、流体种类和待测样品种类的限制，又具有操作简单、测量高效准确、适用范围广泛的优势。

技术领域

本发明涉及流体热工测量技术领域，具体地说，涉及一种界面换热系数的测量方法。

背景技术

复合材料是人们运用先进的材料制备技术，将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。自20世纪70年代后，复合材料因其优良的性能，在航空工业中的使用量不断增加，主要用于减轻飞机结构重量，简化飞机结构装配过程，以及替换老旧飞机上的金属部件。然而，复合材料制备过程中的温度变化历程是影响复合材料制件质量和性能的重要因素，温度场控制对于确保复合材料的质量一致性具有重要意义。

热压罐工艺是目前航空、航天等领域制备先进复合材料的主要方法之一。如何准确预测热压罐内的热场分布，对于工装设计和零件质量提升都具有重要意义。目前，主要采用仿真技术来提前预测热压罐内的温度场分布，该技术需要在仿真模型中输入必要的参数，尤其是热压罐内工装与气体的界面换热系数。

目前，现有技术公开了一些测量界面换热系数的方法。例如CN101661009B公开了一种高温固体界面动态接触换热系数的测量方法和测量装置。所述测量装置主要设有真空室、液压缸、冷端试样、工控机、加热系统、固定夹头、热端试样、测温热电偶和移动夹头等；所述测量方法包括待测材料加工打磨、设置热电偶、真空调节、程序升温、加载液压冲击、数据采集并计算，最终得到两种材料的固体界面动态接触换热系数。虽然该方法可以应用于高温固体界面动态接触换热系数的测量，但是测量方法繁琐、测量装置复杂，且不能应用于固体和流体之间的界面换热系数的测量过程中。CN109085198A公开了一种测定变压器油对流换热系数的实验测量装置及使用方法，所述使用方法包括设置若干支热电偶并测温、计算变压器的发热功率、计算热阻值、计算给定功率下的对流换热系数。虽然所述实验测量装置及使用方法可以测定变压器油对流换热系数，但是适用范围有限，不能广泛应用于固体和流体之间的界面换热系数的测量过程中。

以上现有技术中的测量方法，虽然可以测量特定情况下的界面换热系数，但是适用范围有限，不能广泛应用于固体和流体之间的界面换热系数的测量过程中。因此，目前亟需开发一种行之有效的界面换热系数的测量方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种界面换热系数的测量方法。所述测量方法包括绝热包覆、设置热电偶、阶梯式升温和计算等步骤，通过实时监测密闭空间中待测样品和流体的温度数据，就可以计算得到一系列界面换热系数。本发明所述测量方法既不会受温度、压力、流体种类和待测样品种类的限制，又具有操作简单、测量高效准确、适用范围广泛的优势，便于工程上的应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种界面换热系数的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

(1)将待测样品用绝热材料进行绝热包覆，并留出至少一个裸露面；

(2)将步骤(1)所得绝热包覆待测样品的内部嵌入内置热电偶，并置于密闭空间，在所述密闭空间的内部且绝热包覆待测样品的外部设置了外置热电偶；

(3)对步骤(2)所述密闭空间内的流体进行阶梯式升温，并实时监测所述内置热电偶和外置热电偶的温度数据；

(4)根据步骤(3)所得温度数据和步骤(1)所述待测样品的材料参数，计算得到所述待测样品和流体之间的界面换热系数。