[发明专利]一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置及方法

说明书

本发明公开了一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置及方法，该装置包括支撑平台、减速机、旋转手柄、夹持销爪、高温热管、电加热丝、调压器、保温砖、热电偶、数据采集卡、计算机等。减速机底座固定在支撑平台上，减速机输入轴与旋转手柄、减速机输出轴与夹持销爪连接；夹持销爪与高温热管冷凝段端部连接，通过转动旋转手柄实现高温热管的角度调节；热电偶固定于高温热管外壁面进行温度测量；数据采集卡将测量的温度数据传输至计算机；高温热管蒸发段由电加热丝均匀缠绕加热，通过调压器调节加热功率；高温热管蒸发段和绝热段均采用保温砖包裹。本发明为研究高温热管在不同角度下的传热特性提供了有效可行的实验装置及方法。

技术领域

本发明涉及高温热管传热特性实验研究领域，具体涉及一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置及方法。

背景技术

热管是一种新型传热装置，具有非能动、超静默、传热效率高的特点，已在核能发电、卫星通讯等诸多领域中得到应用。热管主要由管壳、吸液芯和传热工质组成，液态传热工质在热端吸热汽化，在汽液密度差的作用下流动到冷端放热，在毛细力(由吸液芯产生)的作用下继续回到热端传热。在不同角度下，重力会对管壳内的工质流动特性产生影响，进而影响热管的传热性能，需要对不同角度下的热管传热性能展开研究。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明的目的在于提供一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置及方法，为不同角度下高温热管的传热性能研究提供有效手段。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置，包括支撑平台1、减速机2、旋转手柄3、夹持销爪4、高温热管5、电加热丝6、保温砖7、调压器8、热电偶9、数据采集卡10和计算机11；所述支撑平台1与减速机2底座之间通过螺栓固定；减速机2输入轴连接旋转手柄3；减速机2输出轴连接夹持销爪4；夹持销爪4与高温热管5冷凝段端部固定连接，通过旋转手柄3的转动实现高温热管5的角度调节；高温热管5远离固定端的蒸发段由电加热丝6均匀缠绕加热；调压器8调节高温热管5的加热功率；高温热管5蒸发段和绝热段用保温砖7包裹，减小热量散失；热电偶9布置于高温热管5外壁面进行温度测量，并与数据采集卡10相连；数据采集卡10将数据传输至计算机11记录并保存。

所述减速机2输入轴与旋转手柄3之间采用焊接的连接方式，减速机2输出轴与夹持销爪4之间采用焊接的连接方式。

所述夹持销爪4为不锈钢材质，夹持销爪4与高温热管5之间通过螺栓固定。

所述高温热管5的角度调节是通过旋转手柄3的转动，带动减速机2内部蜗轮蜗杆的传动来实现。

所述高温热管5通过电加热丝6加热，加热功率由调压器8调节。

所述高温热管5主要采用钠(Na)、钾(K)等碱金属作为传热工质，可在500℃以上的高温环境中长期运行。

所述保温砖7主要由纳米级Ti₂Si₂O₅粉末制成，可有效减少高温热管5的热量损失，提高实验的准确性。

所述一种可调节角度的高温热管传热特性实验研究装置的实验方法，其特征在于：实验开始前，检查实验研究装置各部件连接完好；转动旋转手柄3将高温热管5调节至实验所需角度；打开数据采集卡10、计算机11电源，在计算机11中检查各热电偶的示数均正常；打开调压器8的电源，以每分钟5V的速度提升电压至实验所需的加热功率，保持加热功率恒定；观察计算机11上的热电偶9温度变化，待各热电偶9间最大温差小于50℃时，记录实验数据；转动旋转手柄3将高温热管5调节到下一角度继续进行实验；实验结束后，切断调压器8、采集卡10、计算机11的电源。

本发明通过减速机的传动来实现高温热管的角度调节，通过测量高温热管表面温度分布，来获得不同角度下高温热管的传热特性，为研究高温热管在不同角度下的传热特性提供了有效可行的实验装置与方法。