微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置及高温传热实验方法

摘要

微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置及高温传热实验方法，涉及一种微/纳米孔隙材料高温传热的实验方法，为解决现有微/纳米孔隙材料的实验测量系统不能提供超高温加热、气氛压力不可变、加热模式单一、采集信号单一的问题。本发明能够获得微/纳米孔隙材料在不同压力环境下的高温耦合传热特性数据，将待测试件固定于密封舱中，抽出密封舱内空气，充入保护性气体，控制供气装置、压力传感器和抽气装置，使密封舱内气体压力达到预期压力且处于动态平衡状态；根据稳态实验、瞬态实验、阶跃辐照实验和周期性辐照实验四种类型，加热周期调节装置控制隔热板开闭状态，数据采集装置采集实验数据。本发明用于微/纳孔隙材料的耦合传热特性的研究。

主权项

微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置，其特征在于，包括密封舱(1)、高温隔热层(2)、隔热板(3)、高温辐射加热单元(4)、温度传感器(5)、红外探测器(6)、温控装置(7)、电源(8)、供气装置(9)、压力传感器(10)、加热周期调节装置(11)、水冷背景(12)、抽气装置(13)、水冷装置(14)和数据采集装置(15)；密封舱(1)为夹层结构，夹层内循环充入冷却水；密封舱(1)内的底部设置有中空的长方体高温隔热层(2)，高温辐射加热单元(4)安装在高温隔热层(2)空腔内；高温辐射加热单元(4)连接水冷电极，通过密封舱(1)引出并与电源(8)相连接；温度传感器(5)设置在高温辐射加热单元(4)的外表面，温控装置(7)通过温度传感器(5)监测高温辐射加热单元(4)的表面温度，温度传感器(5)将温度信号反馈到温控装置(7)，温控装置(7)同时连接电源(8)；密封舱(1)的侧壁上设置有正对高温辐射加热单元(4)的第一圆形红外窗口(17)，第一圆形红外窗口(17)外部设置有红外探测器(6)，红外探测器(6)连接温控装置(7)；待测试件(18)安装在高温隔热层(2)侧壁的开口处，待测试件(18)的受热面正对高温辐射加热单元(4)，隔热板(3)置于待测试件(18)和高温辐射加热单元(4)之间，且高温辐射加热单元(4)、隔热板(3)和待测试件(18)平行放置，隔热板(3)通过加热周期调节装置(11)控制开闭状态，并产生不同类型的辐射加热模式；待测试件(18)的非受热面正对密封舱(1)内壁面设置的水冷背景(12)，水冷背景(12)上设置有圆形小孔，密封舱(1)的侧壁上设置有正对待测试件(18)非受热面的第二圆形红外窗口(16)；第二圆形红外窗口(16)与水冷背景(12)的圆形小孔同轴，且尺寸相同；数据采集装置(15)通过第二圆形红外窗口(16)与待测试件(18)相连，采集待测试件(18)受热面的温度信号、非受热面的温度信号、热流密度信号和光谱能量信号；抽气装置(13)连接密封舱(1)排出密封舱(1)内空气，供气装置(9)连接密封舱(1)的第一气路向密封舱(1)充入保护性气体，压力传感器(10)连接在供气装置(9)与密封舱(1)之间的第二气路上，供气装置(9)、压力传感器(10)和抽气装置(13)配合控制气体流量，控制密封舱(1)内的保护性气体达到预期压力，同时保持动态平衡；水冷装置(14)同时与密封舱(1)和水冷背景(12)相连，为密封舱(1)的冷却水夹层和水冷背景(12)提供循环冷却水。