一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台

1.本实用新型属于热管传热测试平台的技术领域，具体涉及一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台。


背景技术：

2.高温热管是凭借封闭管内的高沸点工质发生相变而进行热量传递的高效传热元件，目前对于热管蒸发段的加热方式主要采用电加热炉和电加热丝，冷凝段主要采用空气自然冷却和水冷套的方式冷却。开展系统的传热极限试验一般需要大范围精准调节热端加热和冷端冷却功率，现有研究一般采用带气隙水冷冷凝套作为热管冷端调节换热装置，通过改变气隙内部气体比例或冷却水温及流量来改变冷却功率，而此种调节方式存在冷却侧冷却能力调节不连续、调节范围窄等问题，不适用于加热能力与冷却能力需要连续大范围调节的传热极限测试过程。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台，解决了现冷却功率调节方式节不连续、调节范围窄的问题。
4.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.提供一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台，其包括碱金属热管，碱金属热管分别与加热系统、温度测量监测系统和油冷换热系统相连接，油冷换热系统与导热油冷热一体回路相连接。
6.采用上述技术方案的有益效果为：本实用新型通过油冷换热系统、导热油冷热一体回路相互配合，能够对油温快速、精确的调节，且调节范围广，测试高温碱金属热管在不同的冷凝功率下的传热极限。
7.进一步地，加热系统包括直流电源，直流电源通过电缆与电加热丝相连接并形成回路；电加热丝均匀缠绕固定于碱金属热管的蒸发段。
8.采用上述技术方案的有益效果为：通过电加热丝加热，提高热管的蒸发段温度，使得热管中的碱金属工质蒸发气化。
9.进一步地，导热油冷热一体回路包括油温机和风冷式水冷机，油温机的两侧均开设有出口和进口。
10.采用上述技术方案的有益效果为：水通过风冷式水冷机内的制冷系统冷却到设定温度。
11.进一步地，油温机一侧的出口通过管道与风冷式水冷机的进口连通，油温机一侧的进口通过管道与风冷式水冷机的出口连通。
12.采用上述技术方案的有益效果为：水通过风冷式水冷机内的压缩机压缩进入油温机内，对油温机中的工质液体进行冷却，达到对油温机内工质液体快速降温的目的。
13.进一步地，油冷换热系统包括带气隙冷凝套和氩气瓶，氩气瓶通过管道与带气隙
冷凝套连通。
14.进一步地，带气隙冷凝套的进口通过管道与油温机另一侧的出口连通，带气隙冷凝套的出口通过管道油温机另一侧的进口连通。
15.采用上述技术方案的有益效果为：油温机将油的温度升高到所需温度再进入带气隙冷凝套，参与到冷凝过程，根据实验工况需要，对带气隙冷凝套中充入氩气，通过改变气隙内部气体比例或变化油温及流量来改变冷却功率，从而测试高温碱金属热管在不同的冷凝功率下的传热极限。
16.进一步地，温度测量监测系统包括k型铠装热电偶，k型铠装热电偶通过镍铬丝缠绕固定于碱金属热管上；k型铠装热电偶与数据采集板相连接，数据采集板依次与上位机和数据处理系统电性连接。
17.采用上述技术方案的有益效果为：k型铠装热电偶通过镍铬丝缠绕固定于碱金属热管上在保证与热管紧密接触的同时，降低了安装和更换的难度。
18.本实用新型公开了一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台，其有益效果为：
19.1、本实用新型不仅可以对高温碱金属热管进行传热极限的测量，也可以通过去除带气隙冷凝套部分，对不同类型的热管进行空气冷却的性能测试，因此具有较强的适用性；且该测试平台设计合理，具有调节范围广、调节精度高、适用性强的特点。
20.2、本实用新型中k型绝缘式热电偶通过镍铬扎丝机械缠绕的方式固定在热管各个温度测点表面，此种固定方式更加稳定、牢固，为后续测量工作提供保障。
附图说明
21.图1示出了一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台的结构示意图。
22.图2示出了一种测量高温碱金属热管传热极限的加热系统组成示意图。
23.图3示出了一种测量高温碱金属热管传热极限的导热油冷热一体回路组成示意图。
24.图4示出了一种测量高温碱金属热管传热极限的油冷换热系统组成示意图。
25.图5示出了一种测量高温碱金属热管传热极限的温度测量监测系统组成示意图。
26.其中，1、加热系统；2、碱金属热管；3、温度测量监测系统；4、油冷换热系统；5、导热油冷热一体回路；6、直流电源；7、电加热丝；8、电缆；9、油温机；10、风冷式水冷机；11、带气隙冷凝套；12、氩气瓶；13、k型铠装热电偶；14、数据采集板；15、上位机；16、数据处理系统。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.参考图1，本方案提供一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台，包括碱金属热管2、加热系统1、油冷换热系统4、导热油冷热一体回路5及温度测量监测系统3；碱金属热管2分别与加热系统1、温度测量监测系统3和油冷换热系统4相连接，油冷换热系统4与导热油冷热一体回路5相连接。
30.碱金属热管2包括蒸发段和冷凝段，其中加热系统1实现对碱金属热管2的蒸发段加热，油冷换热系统4用于实现对碱金属热管2冷凝段的冷却，温度测量监测系统3用于实现对碱金属热管2各温度测点数据的监控和记录，其中导热油冷热一体回路5与油冷换热系统4相互配合工作，以达到对工质油温度的调节。
31.如图2所示，加热系统1包括了直流电源6、电加热丝7和电缆8，直流电源6通过电缆8与电加热丝7连接，电加热丝7通过螺旋缠绕的方式均匀固定在碱金属热管2的蒸发段部分，通过电加热丝7加热，提高碱金属热管2的蒸发段温度，使得碱金属热管2中的碱金属工质蒸发气化。
32.如图3所示，导热油冷热一体回路5包括了油温机9和风冷式水冷机10，油温机9的两侧均开设有出口和进口；油温机9通过管道与风冷式水冷机10连接，其中油温机9一侧的出口与风冷式水冷机10进口连接，油温机9一侧的进口与风冷式水冷机10出口连接形成回路。
33.其中风冷式水冷机10内工作液体为水，工作液体通过风冷式水冷机10内的制冷系统冷却到设定温度，并通过风冷式水冷机10内的压缩机压缩进入油温机9内，对油温机9中的工质液体进行冷却，达到对油温机9内工质液体快速降温的目的，工质液体为导热油。
34.如图4所示，油冷换热系统4包括带气隙冷凝套11和氩气瓶12，油温机9通过管道与带气隙冷凝套11连接，其中油温机9另一侧的出口与带气隙冷凝套11进口连接，油温机9另一侧的进口与带气隙冷凝套11出口连接形成回路。
35.带气隙冷凝套11放置于碱金属热管2的冷凝段部分；氩气瓶12通过管道与带气隙冷凝套11连接；油温机9将油的温度升高到所需温度再进入带气隙冷凝套11，参与到冷凝过程，根据实验工况需要，对带气隙冷凝套11中充入氩气，通过改变气隙内部气体比例或变化油温及流量来改变冷却功率，从而测试碱金属热管2在不同的冷凝功率下的传热极限。
36.如图5所示，温度测量监测系统3包括k型铠装热电偶13、数据采集板14、上位机15和数据处理系统16；k型铠装热电偶13均匀分布于碱金属热管2上，其通过镍铬丝机械缠绕的固定方式固定在碱金属热管2各个温度测点表面，以此保证与碱金属热管2紧密接触的同时，降低安装更换的复杂难度。
37.k型铠装热电偶13与数据采集板14连接，数据采集板14用于将k型铠装热电偶13测量的温度信号统一集中；数据采集板14与上位机15电性连接，将收集到的温度信号传送至上位机15进行监测和记录，上位机15与数据处理系统16电性连接，之后将测量到的温度数据传输到数据处理系统16进行处理和分析。
38.本方案一种测量高温碱金属热管传热极限的测试平台的工作原理为：
39.加热过程：
40.打开直流电源6，控制电加热丝7加热碱金属热管2的蒸发段，提高碱金属热管2的蒸发段温度，使得碱金属热管2中的碱金属工质蒸发气化。
41.冷却过程：
42.一边通过风冷式水冷机10内的压缩机将风冷式水冷机10内的水压缩进入油温机9内，对油温机9中的工质液体进行冷却，对油温机9内工质液体快速降温；
43.另一边油温机9将其内部油的温度升高，温度升高到所需温度后，进入带气隙冷凝套11参与冷凝，根据实验工况需要，通过氩气瓶12向带气隙冷凝套11中充入氩气，通过改变气隙内部气体比例或油温变化及流量来改变冷却功率，从而测试高温碱金属热管在不同的冷凝功率下的传热极限。
44.数据采集板14将k型铠装热电偶13测量的温度信号统一集中，将收集到的温度信号传送至上位机15进行监测和记录，后续将测量到的温度数据传输到数据处理系统16进行处理和分析。
45.虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。