微型薄膜瞬态热流计的研制.pdf

摘要在工农生产、科学研究、航空航天、动力工程以及日常生活中,存在着大量的热量传递问题有待解决。随着现代科学技术的飞速发展,仅把温度作为热量传递的唯一信息已远远不够。因此,热流检测的理论和技术越来越受到重视,测量热流用的传感器——热流测头及热流计的研究和使用也更加广泛了。瞬态热流的测量是热工测试的难点,也是~直没有得到很好解决的问题。研究瞬态热流的测量,特别是微小空间内瞬态热流的测量,对于我国节能领域以及航空航天等领域都有着积极的意义。本文通过建立二维非稳态导热的数学模型,模拟了瞬态热流计测量低温会属表面与高温流体换热时影响测量精度的五种主要因素。计算得出,由于热流计测头的出现,对流换热系数的变化会给热流测量带来误差。其次,热流计测头自身因素的变化也会给测量带来误差。测头越薄、测头边长越长、测头与被测物粘贴越紧密、被测物导热系数越小,则测量误差越小,对测量越有利。当被测物表面积较大时,测头边长存在一个最优值,这个值约为20mm:模拟计算的结果能够为热流计的设计制作以及实际应用提供指导和参考。在分析总结国内外众多瞬态热流计测量原理的基础上,本文利用薄膜技术,制作出了热阻式微型薄膜瞬态热流计测头。同时,结合国外众多热流计测头标定装置,开发出了一套传导式热流计测头标定系统。通过检测,该套系统达到了。利用本文开发的标定系统对微型薄膜瞬态热流计测头进行了标定和响应测试。通过对比得出,本文开发的热流计测头在响应时间、应用范围和测头尺寸上与国内有关产品相比都存在着相当的优势,能够满足微小空间内瞬态热流的测量需求,有着广泛的应用前景。最后,本文利用该热流计测头进行了瞬态热流的测量试验,对热流计测头的性能做了进一步的检测和验证。关键词微型薄膜瞬态热流计测头标定 Abstract There are agreat dealofheattransferproblems need toberesolved in our daily life,scienceresearch,aeronautics and space fields,power engineering and SO on. With thedevelopment ofmodem science and the utse ofheattransfer inaviation,energy management and SO not sufficient totake thetemperature asthe only signal ofheat ,technologies ofheat transfer measurement got great development and heatfluxgages appeared. Transient heatflux difficult tObemeasured inthermalmeasuring field,and has not been resolvedvery well transient heat fluxmeasurement,especially measurement inminiature space has a great significance in energy conservation and aerospace research fieldsnowadays. Atwo—dimensional unsteady heatconduction mathematical model ispresented. Through thismodel,factors that can influence measurement precision using surface— mounted transientheatfluxgage on heatfluxmeasurement exchanged between low temperature metal board andhightemperature gases ale can bedrawn thatchanges oftheconvective heattransfer coefficients call bring errors because oftheappearance ,the changes oftheheat fluxgages’characteristics Canbang measurement error