[发明专利]一种测量微尺度下不同表面粗糙度对流换热系数的方法及装置

权利要求书

1.一种测量微尺度下不同表面粗糙度对流换热系数的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：采用导电粘结剂将微尺度导电细丝两端粘接于金属热沉上，所述微尺度导电丝的直径为10微米到100微米；

步骤S2：采用导电粘结剂将连接电源的第一电极、第四电极粘接在导电细丝的两端，采用导电粘结剂将连接电压表的第二电极、第三电极用粘接在导电细丝的中间段，其中，四个电极将导电细丝分成三段，两端中的第一段对应第一电极和第二电极，中间段对应第二电极和第三电极，两端中的第二段对应第二电极和第三电极；

步骤S3：采用DC直流电源向导电细丝通以阶跃电流，并记录阶跃时刻第二电极与第三电极节点间的电压初始值U0；

步骤S4：当电加热达到稳态后，测量得到电压稳定值U1；

步骤S5：分析与导电细丝表面粗糙度相关的参数，并获得相关的参数与表面粗糙度的对应关系，根据相关的参数与对应关系得到不同表面粗糙度的细丝；

步骤S6：根据得到的不同表面粗糙度的细丝和下列公式计算微观尺度下导电细丝的自然对流换热系数h：

其中，h为测量得到的微尺度下自然对流换热系数，U1为所述电压表记录的电压稳态值，U0为所述电压表获取的阶跃电流的阶跃时刻对应的电压初始值，δ为导电细丝材料的电阻温度系数，Q为所述热丝通以阶跃电流峰值达到稳态后的焦耳发热功率，L为热丝的长度，S为热丝横截面的周长，A为热丝横截面的面积，k为热丝材料的热导率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S5中与导电细丝表面粗糙度相关的参数包括：表面喷洒盐水的时间和盐水的浓度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当相关的参数为喷洒盐水的时间时，S5具体包括：

步骤S5.1：将材料置于预设腔室内并喷洒一定浓度的生理盐水一段时间，然后测量材料的表面粗糙度；

步骤S5.2：根据不同喷洒时间下的材料表面粗糙度，绘制出在一定盐水浓度下的材料表面粗糙度-喷洒时间关系图，得到的细丝表面粗糙度和喷洒时间之间的对应关系；

步骤S5.3：根据获得的对应关系，通过控制喷洒时间，获得不同表面粗糙度的细丝。

4.一种应用于权利要求1所述方法的测量装置，其特征在于，该装置包括：

导电细丝，导电细丝为具有导电性能的微尺度导电细丝；

金属热沉，所述导电细丝两端利用导电粘结剂连接于金属热沉上；

DC直流电源，用以给导电细丝施加一个阶跃电流；

四个电极，其中，第一电极和第四电极用以连接DC直流电源，分别用导电粘结剂连接在导电细丝的两端，第二电极和第三电极用以连接电压表，分别用导电粘结剂连接在导电细丝的中间段；

电压表，用以测量第二电极和第三电极之间的电压值；

腔室，用以放置导电细丝和四电极测量系统。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述金属热沉为紫铜电极，所述连接DC直流电源的两个电极以及导电细丝两端一同通过导电粘结剂连接在紫铜电极上。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数据收集计算机，所述数据收集计算机与电压表连接。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述腔室内设有雾化喷洒装置，用以将生理盐水进行雾化。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述腔室内安装有干燥装置。