一种高温热管测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热管技术，更具体的说，是涉及一种高温热管测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 热管是一种具有很强传热能力的高效传热元件，其传热能力比金属材料高得多， 大约是铜棒的数百倍，因此在热工程领域具有广泛的应用前景和巨大的开发潜力。热管结 构上主要由外壳、吸液芯、工质三部分组成。热管根据使用要求可采用不同的管壳材料和外 形，选用不同的工质和吸液芯结构。按照工作温度可将热管分为低温热管、中温热管和高温 热管。
[0003] 高温热管是利用碱金属作为工质，工作温度在500°C以上的一类热管。由于其工作 温度较高、工作环境恶劣，在使用过程中对高温热管的可靠性和安全性要求更高。因此使用 前对高温热管性能的测试与检测非常重要。
[0004] 高温热管的测试装置与测试方法是评价一根高温热管传热性能好坏的关键步骤。 高温热管的性能评价一般包括启动特性、等温特性和稳态传热性能等。测温装置一般包括 加热部分、冷却部分、测温部分和倾角调节部分。
[0005]目前高温热管测试方法一般是采用电阻炉进行加热，升温速度慢，不能反映高温 热管在快速启动时的工况。而且目前测试装置中热管一般固定在几个角度进行测试，不能 反映高温热管在任意倾角的所有工况。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的在于提供一种高温热管测量装置；
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种测试高温热管的方法。
[0008] 为达上述目的，一方面，本发明提供了一种高温热管测量装置，所述装置包括：各 自独立的蒸发段1、绝热段2和冷凝段3和在测量时贴附于高温热管8外壁的热电偶4,在 测量时所述蒸发段、绝热段和冷凝段能够分别形成筒状，并顺序首尾相接后能够将待测高 温热管包覆其中，且使得高温热管外壁与筒状的蒸发段、绝热段和冷凝段的内壁保持接触； 蒸发段设置加热装置5,冷凝段在测量时靠近高温热管的一侧设置水冷套6,在蒸发段、绝 热段和冷凝段的外侧均设置隔热层7,所述水冷套6设置进水口 62和出水口 63,在进水口 和/或出水口设置流量计63,并在进水口 62和出水口 63分别设置测温装置64,热电偶4 与温度采集模块9电连接。
[0009] 其中可以理解的是，所述各自独立的蒸发段、绝热段和冷凝段是指蒸发段、绝热段 和冷凝段各自为独立整体，而非一体。
[0010] 其中可以理解的是，所述贴附是指测量时蒸发段、绝热段和冷凝段的内表面在测 量时与高温热管外壁贴附；即保持良好的接触，以便于传热。
[0011] 其中还可以理解的是，所述的贴附并非毫无缝隙的绝对贴附，蒸发段、绝热段和冷 凝段的内表面与热管外壁存在一定缝隙也是可以接受的。
[0012] 其中可以理解的是，在测量时所述蒸发段、绝热段和冷凝段能够分别形成筒状，是 指为了便于将高温热管包覆其中，实现蒸发段、绝热段和冷凝段与高温热管的传热，在测量 时蒸发段、绝热段和冷凝段为筒状，以保障高温热管外壁与蒸发段、绝热段和冷凝段的内表 面贴附。
[0013] 本领域技术人员还可以理解的是，为了实现所述测量时所述蒸发段、绝热段和冷 凝段能够分别形成筒状，蒸发段、绝热段和冷凝段可以为柔软的片状材料，在测量时可以缠 绕在高温热管外壁，从而形成"筒状"；
[0014] 而根据本发明一些具体实施方案，其中，所述蒸发段、绝热段和冷凝段均为筒状， 其内径与待测高温热管外径相匹配。也就是说，蒸发段、绝热段和冷凝段直接加工成筒状。
[0015] 其中可以理解的是，所述顺序首尾相接是指蒸发段、绝热段和冷凝段能够形成一 个整体从而将高温热管包覆其中，以避免测量中的热量损失。
[0016]本领域技术人员还可以理解的是，这里所述的首尾相接并非蒸发段、绝热段和冷 凝段之间毫无孔隙，实际上三者之间存在一定缝隙所引起的热量损失也是可以接受的。
[0017]这里所述的首尾，是指沿高温热管长度方向，相邻的蒸发段、绝热段和冷凝段相互 接触的边。
[0018] 其中可以理解的是，所述的加热装置可以为本领域多种常规加热装置，譬如电阻 丝加热，而根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加热装置5为感应加热线圈。
[0019] 其中可以理解的是，所述的热电偶数量应该能够保证蒸发段、绝热段和冷凝段三 部分测温的准确，根据本发明一些具体实施方案，其中，所述热电偶为4-12个。
[0020] 根据本发明一些具体实施方案，其中，所述绝热段2整体为隔热层。
[0021] 蒸发段、绝热段和冷凝段长度可以为4-6 :4-6 :4-6,而根据本发明一些具体实施 方案，其中，所述蒸发段、绝热段和冷凝段长度比为4 :5 :6。
[0022] 根据本发明一些具体实施方案，其中，所述装置还包括垂直设置的旋转板11，旋转 板上设置用于夹持高温热管的固定装置12,旋转板可旋转的固定在旋转装置13上，旋转装 置固定在底座14上。
[0023] 所述的旋转装置为本领域常规设备，即可以将一个方向的旋转运动转变为与其旋 转轴方向垂直的另一旋转运动的装置，如通过摇臂及齿轮将摇臂的旋转转变为旋转板的旋 转，这种装置的结构为本领域技术人员所熟知，而根据本发明一些具体实施方案，其中，所 述旋转装置为分度头。
[0024] 另一方面，本发明还提供了应用本发明任意一项所述的高温热管测量装置测试高 温热管的方法，所述方法包括：将热电偶4沿高温热管长度方向固定贴附于至少分别对应 蒸发段1、和冷凝段3的高温热管外壁，且分别在蒸发段1、绝热段2和冷凝段3各自沿热管 长度方向等距设置，将蒸发段1、绝热段2和冷凝段3按顺序套设在高温热管外，通过进水口 62向水冷套6内注入冷却水，并分别进行如下高温热管测试：
[0025] (1)启动性能测试：启动加热装置5,记录加热前后由蒸发段的热电偶采集的温 度，并记录待蒸发段温度升高达到稳定状态的时间；
[0026] (2)等温性能测试：待高温热管蒸发段达到稳定状态后，记录分别由蒸发段和冷 凝段的热电偶采集的温度，并计算差值；优选是由蒸发段和冷凝段的各自的温度平均值，来 计算差值；
[0027] (3)稳态传热性能测试：蒸发段达到稳定状态后，记录冷凝段3的流量计63的冷 却水流量M，单位kg/s，进水口 62温度1\和出水口 63温度T2，单位°C，并通过如下公式计 算高温热管传输的热流量Q。：
[0028] Qc=Qw=MXcPX(^-Tj)
[0029] 其中Qw为冷却水单位时间带走的热量；cp为冷却水比热容，单位J/kg·°C。
[0030] 本发明所述的"达到稳定状态"，是指当蒸发段温度在10分钟内变化不超过1°C 时，即认为蒸发段温度升高达到稳定状态，也就是热管达到稳定工作状态。
[0031] 根据本发明一些具体实施方案，其中，热电偶4分别均匀的贴附于对应蒸发段和 冷凝段的高温热管外壁，且沿高温热管长度方向贴附，优选沿一条直线贴附设置。
[0032] 其中还优选在蒸发段和冷凝段各贴附2-3个热电偶。
[0033] 根据本发明另一些具体实施方案，其中，热电偶4分别均匀的贴附于对应蒸发段、 绝热段和冷凝段的高温热管外壁，且沿高温热管长度方向贴附，优选沿一条直线贴附设置。
[0034] 其中还优选在蒸发段和冷凝段各贴附2-3个热电偶。
[0035] 所述贴附可以为本领域常规的贴附方式，如粘结、焊接等，本发明优选为焊接。
[0036] 根据本发明一些具体实施方案，其中，当所述高温热管测量装置还包括旋转板11 时，所述方法还包括将高温热管分别以水平〇°、正置45°、正置90°、倒置45°和倒置 90°放置，并分别进行高温热管测试。
[0037] 综上所述，本发明提供了一种高温热管测量装置及方法。本发明的装置具有如下 优点：本发明的装置加热效率高，而且加热功率可调，可调节高温热管在任意倾角下进行测 试，可测高温热管尺寸范围广，测试温度范围广，结构简单、安全可靠、使用方便。
【附图说明】
[0038] 图1为实施例1的测量装置（仅示出了蒸发段、绝