亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        銅塞式熱流傳感器測量精度影響因素的分析研究

        2021-09-10 07:22:44張奇王新華
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2021年12期
        關(guān)鍵詞:測量

        張奇 王新華

        摘要:銅塞式熱流傳感器在諸多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,本文以銅塞式熱流傳感器測量原理為基礎(chǔ),研究了本體材料熱物性、本體軸向長度等因素對熱流測量結(jié)果的影響,為后續(xù)改進(jìn)傳感器結(jié)構(gòu)提供理論指導(dǎo)。

        Abstract: Copper plug-type heat flux sensor has been applied in widespread fields. Based on the measurement principle of the copper plug heat flux sensor, this paper has researched the thermophysical properties of main body, axial length of main body, etc. And paper also provided theoretical direction for future structure improvement.

        關(guān)鍵詞:銅塞式;熱流傳感器;測量

        Key words: copper plug-type;heat flux sensor;measurement

        中圖分類號:TK31? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-957X(2021)12-0025-03

        0? 引言

        隨著航天航空、船舶、兵器等行業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,有很多關(guān)鍵的參數(shù)測量精度要求日益提高。其中,因高速氣動(dòng)加熱、高溫應(yīng)用環(huán)境等因素造成設(shè)備表面局部溫度急劇升高,對超高溫、寬量程的熱流測量需求日益凸顯[1]。銅塞式熱流傳感器作為應(yīng)用場景較廣的熱流測量設(shè)備,具有測量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、使用便捷等特點(diǎn)[2]。

        本文針對銅塞式熱流傳感器在熱流測量過程中多個(gè)影響測量精度的因素進(jìn)行仿真計(jì)算和分析研究,為后續(xù)銅塞式熱流傳感器結(jié)構(gòu)提升改進(jìn)提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。

        1? 銅塞式熱流傳感器測量原理

        銅塞式熱流傳感器是非接觸式、瞬態(tài)輻射熱流測量儀器,該傳感器主要由傳感器本體銅制塞塊、隔熱套及基體三部分組成,常用于電弧加熱設(shè)備試驗(yàn)的熱流測量。環(huán)形隔熱套用阻隔塞塊與基體之間的導(dǎo)熱,使得塞塊側(cè)表面近似保持為絕熱壁面。熱電偶布置于傳感器體下端面中心位置處,用于測量傳感器在瞬態(tài)熱交換過程中的溫度變化率。(圖1)

        測量原理如下[2]:

        其中:q為熱流,單位W/m2;ρ為密度,單位為kg/m3;Cp為比熱容,單位為W/(kg·K);δ為塞塊高度,單位為m;T為溫度,單位為K;t 為時(shí)間,單位為s。

        由公式(1)分析可知,影響熱流測量精度的主要因素包括塞塊材料的密度、比熱、軸向長度及溫度的測量誤差。溫度的測量誤差主要取決于所選用熱電偶的測量精度和焊接工藝。密度和比熱引起的測量誤差與所用的物性參數(shù)相關(guān)。

        傳感器本體材料銅上端面接受熱流輻射后,溫度急劇升高,當(dāng)達(dá)到銅的熔點(diǎn)開始融化后,傳感器熱流傳遞不符合公式(1)的測量原理,繼續(xù)使用公式(1)計(jì)算測量結(jié)果將帶來巨大誤差。

        2? 測量精度影響因素仿真分析

        圖2為銅塞式熱流傳感器模型幾何尺寸的示意圖。根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用傳感器材料與尺寸,確定仿真中下列幾何尺寸均保持不變:基體直徑a=100mm,基體材料軸向長度b=20mm,傳感器下端面與空氣接觸面直徑e=2mm。傳感器本體材料為銅,隔熱套材料為高硅氧。

        通過ANSYS熱力學(xué)仿真軟件,分析研究傳感器本體材料物性變化 (仿真組號A)、本體軸向長度變化(c=6mm、10mm,仿真組號B) 、基體材料變化(銅、高硅氧、不銹鋼,仿真組號 C) 、隔熱套厚度變化 (f=1mm、2mm,仿真組號D)、本體直徑變化(d=3mm、4mm、9mm,仿真組號E)對傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度及其溫度變化率的影響,如表1所示。

        2.1 本體材料物性的影響

        給定傳感器上端面恒定熱流q=3MW/m2,基體材料選取低碳鋼,本體材料銅選取定物性和變物性條件時(shí)傳感器A1、A2工況本體下端面中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線如圖3所示。考慮物性變化時(shí),隨著溫度的升高,銅的比熱隨之增加,導(dǎo)熱系數(shù)隨之減小,熱擴(kuò)散系數(shù)也隨之減小。因此,傳感器A2本體下端面中心點(diǎn)溫度在考慮變物性條件時(shí)較傳感器A1低。分析傳感器(A1、A2)本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率隨時(shí)間的變化情況,由圖2可知,相對而言傳感器 A1本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率大于傳感器A2。由仿真結(jié)果可知,傳感器 A1和 A2工況本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率最大值分別為139℃/s和126℃/s,是否考慮本體材料變物性條件造成相對偏差率達(dá)到9.3%。

        因此,本體、基體材料物性變化對傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率最大值有所影響,且影響不可忽略不計(jì),同時(shí),考慮物性變化時(shí)溫度變化率最大值更接近理論計(jì)算值。

        2.2 本體軸向長度的影響

        給定傳感器上端面恒定熱流q=3MW/m2,基體材料選取低碳鋼,傳感器本體軸向長度選擇為6mm和10mm,圖4為傳感器本體軸向長度不同(c=6mm、10mm)時(shí)傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線。由圖4可知,隨著傳感器本體軸向長度的增加,傳感器本體、隔熱套軸向尺寸增大,下端面中心點(diǎn)的溫度隨之降低,其原因在于傳感器本體的熱阻、熱容均隨之增加,熱容量也隨之增大,傳感器本體、隔熱套的側(cè)表面溫度減小。熱流傳感器本體軸向長度為6mm、10mm時(shí),溫度變化率最大值分別為110.6℃/s和69.6℃/s,綜合考慮軸向長度變化因素后,改變本體軸向長度造成的相對偏差率達(dá)到4.9%,因此實(shí)際工程測量中應(yīng)針對不同本體軸向長度進(jìn)行熱流測量誤差修正。

        2.3 基體材料物性的影響

        圖5為基體材料變化時(shí)銅塞式熱流傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線??梢园l(fā)現(xiàn),傳感器C1(基體材料低碳鋼)和傳感器C3(基體材料銅)本體下端面中心點(diǎn)溫度變化曲線較為接近,在t=7.2s時(shí)傳感器C1與傳感器C3下端面溫度相差4.16℃,溫度變化率最大值分別為69.6℃/s和68.6℃/s;傳感器C2(基體材料高硅氧)本體下端面中心點(diǎn)的溫度變化曲線與傳感器C1、C3差別相對較大,最大溫差高達(dá)36.61℃。

        在實(shí)際工程應(yīng)用中,銅塞式熱流傳感器測量工作時(shí)間不超過3s,綜合考慮不同基體材料在t=3s時(shí)的溫度變化率,相對最大偏差不超過1℃/s,因此可以近似認(rèn)為改變基體材料對傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率最大值基本無影響。

        2.4 隔熱套厚度的影響

        圖6為隔熱套厚度變化時(shí)傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線。由圖6可知,隨著隔熱套厚度增加為f=2mm,傳感器本體下端面中心點(diǎn)的溫度高于傳感器 D1(f=1mm)。隔熱套為2mm厚時(shí),最大溫度變化率為87℃/s,由公式得到測量熱流密度為2.992MW;當(dāng)隔熱套厚度選擇為1mm時(shí),最大溫度變化率為69.6℃/s,對應(yīng)熱流密度為2.394MW。由此可得:隔熱套厚度變化對傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度變化率最大值有所影響,隔熱套厚度增大時(shí)該值更接近理論值。

        2.5 本體直徑的影響

        圖7為傳感器本體直徑變化時(shí)傳感器本體下端面中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線。由圖7可知,隨著傳感器本體直徑的增加,本體下端面中心點(diǎn)溫度變化曲線幾乎不受影響。本體直徑為3mm、4mm、9mm時(shí),最大溫度變化率對應(yīng)110.6℃/s、111.0℃/s、114.4℃/s。增加傳感器本體直徑,熱流沿徑向傳遞時(shí)熱阻增加,沿徑向熱量耗散減少,導(dǎo)致下端面中心點(diǎn)最大溫度變化率增大。當(dāng)傳感器本體直徑在3~9mm變化時(shí),最大溫度變化率偏差不超過3.3%,可以認(rèn)為改變傳感器本體直徑對熱流測量準(zhǔn)確度幾乎沒有影響。

        3? 結(jié)論

        本文通過對銅塞式熱流傳感器數(shù)值仿真建模,選取以傳感器本體下端面中心點(diǎn)的溫度變化率最大值為評價(jià)指標(biāo),分析了影響測量精度的多個(gè)因素,可以得出:考慮本體材料物性變化時(shí)仿真結(jié)果更接近理論值;增大傳感器軸向尺寸更接近理論值;基體材料材料選取和物性變化對熱流測量結(jié)果基本無影響;隔熱套厚度增加時(shí)有利于獲得更準(zhǔn)確的測量結(jié)果;有限范圍增加本體直徑將不會(huì)影響熱流測量結(jié)果。通過本次仿真分析研究為后續(xù)設(shè)計(jì)、改進(jìn)銅塞式熱流傳感器結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李文峰,孟祥軍,張曉菲,盧超.小熱流測量技術(shù)研究[J].工業(yè)工程設(shè)計(jì),2020(7).

        [2]張曉菲,王文革.塞式熱流傳感器影響因素的分析計(jì)算[J].宇航計(jì)測技術(shù),2012,32(2):22-26.

        [3]魏世鈞.傳感器發(fā)展概況評述[J].中國儀器儀表,1986(01): 41-45.

        [4]廖亞非,張青文,何容盛.熱流計(jì)的發(fā)展、國際領(lǐng)先技術(shù)與改進(jìn)方向研究[J].土木建筑與環(huán)境工程,2005,27(002):84-87.

        [5]王海濤,楊笑梅.奇異熱流密度場的數(shù)值分析[I].——熱傳導(dǎo)特征解問題[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(11):99-104.

        猜你喜歡
        測量
        測量重量,測量長度……
        把握四個(gè)“三” 測量變簡單
        滑動(dòng)摩擦力的測量和計(jì)算
        滑動(dòng)摩擦力的測量與計(jì)算
        測量的樂趣
        二十四節(jié)氣簡易測量
        日出日落的觀察與測量
        滑動(dòng)摩擦力的測量與計(jì)算
        測量
        測量水的多少……
        亚洲一区二区三区免费网站| 亚洲欧美国产日韩字幕| 亚洲精品成人av观看| 麻豆成人久久精品二区三区91 | AV中文字幕在线视| 激情视频在线观看好大| 欧美最猛黑人xxxx| 亚洲熟妇自偷自拍另类| 国产av无码专区亚洲av毛网站 | 久久精品国产色蜜蜜麻豆| 欧美在线区| 大屁股流白浆一区二区| 91成人自拍在线观看| 欧美a级毛欧美1级a大片免费播放| 毛片24种姿势无遮无拦| 国产精品综合久久久久久久免费| 女人天堂av免费在线| 人妻体内射精一区二区三区| 亚洲人成无码www久久久| 精品国产一级毛片大全| 国产一区二区三区av香蕉| 国产最新女主播福利在线观看| 熟妇丰满多毛的大隂户| chinese国产乱在线观看| 国产精品久久久久久久久免费观看| 国产丝袜精品丝袜一区二区| 人妻在线有码中文字幕| 无码人妻丰满熟妇啪啪网站| 在线国产小视频| 亚洲高清av一区二区| 九七青青草视频在线观看| 黑人巨大精品欧美一区二区免费| 国产精品一区二区久久| 偷拍女厕尿尿在线免费看| av网站在线观看大全| 精品国产午夜理论片不卡| 99久久超碰中文字幕伊人| 久久国产精品国语对白| 国精品人妻无码一区免费视频电影| 日韩视频第二页| 国内偷拍第一视频第一视频区|