一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置制造方法
【专利摘要】一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置，包括高压低温反应釜，热敏电阻测量探头、电源输入控制系统和数据采集系统。测量探头内置一个热敏电阻和控制电路板，采用高压密封环密封，电路板上有边电阻及电路保护装置。带绝缘漆涂层的连接导线穿过不锈钢细管，再穿过高压密封装置，并利用耐压塑料压制密封。不锈钢细管与密封装置利用环氧树脂粘接固定，不锈钢细管上均匀打孔。两室的高压低温反应釜由活塞连接，测量物样直接放入高压低温反应釜的上室中。通过恒压泵在高压低温反应釜下端注液体推动活塞，用于标准化压制室内的测量物样。本发明满足不同介质高压低温下原位合成,并实现多相态物质不同空间不同时间的导热系数、传热系数原位测量。
【专利说明】一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置，属于传热测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002]基于热敏电阻点热源法测量不同介质导热系数、传热系数是一种的相对测量方法。通过直流电源供给热敏电阻指定的功率使热敏电阻自发热，热敏电阻与测量物样直接接触原位测量，根据热敏电阻自身温度衰减数据并利用计算模型计算出待测介质的导热系数和传热系数。该技术方法可适用于测量不同条件下、不同多孔介质内部导热系数和传热系数。在高压测量环境中，通过对热敏电阻探头的封装，置入高压低温反应釜中，原位测量多相态介质在高压低温条件下的导热系数和局部表面传热系数。对于导热系数的测量，对物样标准化压制非常重要，需要对测量物样压制标准化处理，才能测量出具有参考价值的导热系数。同时对于存在流动的多相态介质，可以利用热敏电阻自身温度衰减数据与测量介质的物性结合，通过传热模型计算出局部的表面传热系数。传统的热线法和平板面热源法测量物样导热系数，在常压条件下应用较多，但在低温高压条件下应用的较少，尤其是存在多相态的条件下，在易用性和操作便捷程度上较差。另外，由于传统的热线法和平板面热源法发热量通常较大，在多相态物质共存下，容易造成多相态物质的自身物性和状态的改变，从而造成较大的测量误差，在应用的过程中有一定的局限性，同时传统的热线法和平板面热源法上尚未实现导热系数和传热系数的同步测量。目前在原位测量高压低温条件下多相态下的导热系数和传热系数测试装置还未见报道.
【发明内容】
[0003]为了解决以上高压低温多相态导热系数和传热系数测量过程中的问题，本发明开发了一种用于测量高压低温条件下多相态物质导热系数和传热系数测试装置，其目的是对测量物样较小的干扰下，能够对测量物样压制标准化，在线原位测量高压低温下多相态物质不同时间和不同空间的导热系数和传热系数。
[0004]本发明采用的技术方案是:
[0005]一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置，包括热敏电阻测量探头、高压低温反应釜、电源输入控制系统以及数据采集系统等；热敏电阻测量探头自下而上为热敏电阻、高压密封装置和电路控制板。热敏电阻在热敏电阻测量探头的下端，热敏电阻测量探头中间部分是高压密封装置，热敏电阻测量探头上部的空腔连接有电路控制板；热敏电阻直接插入高压低温反应釜中，中间的高压密封装置与高压低温反应釜连接，热敏电阻测量探头的顶端在高压低温反应釜外部。
[0006]热敏电阻的连接导线采用绝缘漆涂层，防止线路与含有液体的介质接触后产生短路。处理后的热敏电阻的连接导线首先穿过不锈钢细管，再穿过高压密封装置。环氧树脂灌注的不锈钢细管用于包裹保护连接导线，同时将热敏电阻固定在不锈钢细管的端口。高压密封装置内部采用耐压塑料挤压热敏电阻的连接导线，用于对连接导线进行高压密封；不锈钢细管与高压密封装置利用环氧树脂粘接固定，为了避免在高压环境中，不锈钢管内外产生巨大压差，要不锈钢细管上进行均匀打孔处理，孔径1mm、孔距15mm，用于消除管道内外压差，这样插入高压反应釜内的所有元件都处于压力平衡环境下，能够更加稳定的工作。
[0007]其中热敏电阻测量探头采用快速接头与高压低温反应釜连接，便于安装和拆卸。电路板上主要有变电阻和电路保护元件，变电阻用于调节电路中电流值，电路保护元件用于防止电路中瞬时电流过大，保护热敏电阻和整个电路。热敏电阻测量探头的顶部电路输出口与外部的稳压直流电源控制系统和数据采集系统连接，稳压直流电源用于给热敏电阻供电，并能够控制电路中电流变化。数据采集系统采集热敏电阻的电阻值以及电路中电流值等参数。
[0008]高压低温反应釜有两室，两室之间由活塞连接，测量物样可以直接放入高压低温反应釜的上室中。通过恒压泵在高压低温反应釜下端注水推动活塞，用于压制上室内的测量物样，利用恒定压力对测量物样进行标准化压制。高压低温反应釜顶部预留有温度传感器接口、压力传感器接口、热敏电阻测量探头接口和进气排气接口 ；上述接口均采用快速接头接口，位置均可以互换。位移传感器位于高压低温反应釜下盖中心位置，可检测活塞运动位移并确定高压低温反应釜两室的容积。其中气体和液体可以利用恒流泵、储气罐输入至高压低温反应釜中，此外高压气体也可以在背压阀的控制下，以设定的压力从排气口排出，排进排出的气液可以通过流量计测量其流速及累计流量。温度传感器、压力传感器以及热敏电阻测量探头同步在线进行测量，并将数据统一输出，利用计算模型进行计算测量物样的导热系数和局部表面传热系数。
[0009]本发明的有益效果是:适用于多相态物质高压低温导热系数、传热系数的原位测量，同时能够实时监测不同空间、不同时间内导热系数与传热系数变化。在测量过程中，热敏电阻的发热量较小，能够有效避免热敏电阻自身发热量对测量物样相态变化影响。高压低温反应釜内活塞对测量物样式样标准化压制，能够统一测量标准，提高数据的参考价值。另外，热敏电阻探头部分容易拆换，便于长期使用。本发明系统结构设计紧凑合理，满足仪器设备参数要求，功能全面，操作简捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的原位测试装置的原位测试探头结构示意图。
[0011]图2为本发明的原位测试装置系统结构图。
[0012]图3为本发明的原位测试装置反应釜探头布局图。
[0013]图4为本发明的原位测试装置的反应釜剖面图。
[0014]图中:1热敏电阻；2环氧树脂；3打孔不锈钢管；4密封圈；5快速接头；
[0015]6耐压塑料；7高压密封头；8电路控制板；9电路输出口 ；10螺栓；
[0016]11温度、压力、热敏电阻测量探头通用接口 ；12上盖层；130型密封圈；
[0017]14注水口 ； 15位移传感器；16密封圈；17下盖层；18活塞。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0019]图1-4展示了一种高压低温导热系数、传热系数原位测试装置。该装置重要有两部分组成。第一部分是热敏电阻测量探头，如图1所示，先将热敏电阻的导线清洗干净，利用绝缘漆进行绝缘，反复进行三次，测试绝缘性良好后将热敏电阻的导线穿过打孔细钢管，并用环氧树脂填充细钢管，同时包裹热敏电阻导线，稳定热敏电阻，然后将热敏电阻导线穿过高压密封装置，同时将打孔细钢管插入高压密封装置前段并用环氧树脂胶结固定。最后将导线与热敏电阻测量探头顶端的电路控制板连接，并对各个部分进行紧固检查。热敏电阻测量探头以快速接头方式与高压低温反应釜连接，便于插拔和更换，稳压直流电源与热敏电阻的电路控制板连接，用于供给电路所需电流。
[0020]第二部分为高压低温反应釜，反应釜中间置有活塞，利用恒压泵向反应釜下室注入乙二醇，通过活塞压制测量物样，便于统一测量标准，此外反应釜顶端置有温度传感器和压力传感器，能够获取反应釜中待测物样的三维空间的温度分布。反应釜顶端分别进气口和出气口，用于气体、液体的注入和排出。高压低温反应釜置于恒温箱中，利用恒温箱控制反应釜内温度。配备的真空泵用于抽取反应釜中的空气。整个测量系统如图2所示。其中反应釜上所布置探头位置如图3所示，所有的探头位置均为标准快速接口，不同的测量探头、进出气口可以互换位置。反应釜的剖面图如图4所示。
【权利要求】
1.一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试装置，包括热敏电阻测量探头和高压低温反应釜；其特征在于，热敏电阻测量探头自下而上为热敏电阻、高压密封装置和电路控制板；热敏电阻在热敏电阻测量探头的下端，热敏电阻测量探头中间部分是高压密封装置，热敏电阻测量探头上部的空腔连接有电路控制板；热敏电阻直接插入高压低温反应釜中，中间的高压密封装置与高压低温反应釜连接，热敏电阻测量探头的顶端在高压低温反应釜外部； 热敏电阻的连接导线采用绝缘漆涂层，连接导线首先穿过不锈钢细管，再穿过高压密封装置；环氧树脂灌注的不锈钢细管用于包裹保护连接导线，同时将热敏电阻固定在不锈钢细管的端口 ；高压密封装置内部采用耐压塑料挤压热敏电阻的连接导线，用于对连接导线进行高压密封；不锈钢细管与高压密封装置利用环氧树脂粘接固定，不锈钢细管上均匀打孔； 其中热敏电阻测量探头采用快速接头与高压低温反应釜连接，电路控制板上有变电阻和电路保护元件，变电阻用于调节电路中电流值，电路保护元件用于防止电路中瞬时电流过大，保护热敏电阻和整个电路；热敏电阻测量探头的顶部电路输出口与外部的稳压直流电源控制系统和数据采集系统连接，稳压直流电源用于给热敏电阻供电，并能够控制电路中电流变化；数据采集系统采集热敏电阻的电阻值以及电路中电流值； 高压低温反应釜有两室，两室之间由活塞连接，测量物样直接放入高压低温反应釜的上室中；通过恒压泵在高压低温反应釜下端注水推动活塞，用于压制上室内的测量物样，利用恒定压力对测量物样进行标准化压制；高压低温反应釜顶部预留有温度传感器接口、压力传感器接口、热敏电阻测量探头接口和进气排气接口 ；上述接口均采用快速接头接口，位置均可互换；位移传感器位于高压低温反应釜下盖中心位置，可检测活塞运动位移并确定高压低温反应釜两室的容积；其中气体和液体利用恒流泵、储气罐输入至高压低温反应釜中，高压气体在背压阀的控制下，以设定的压力从排气口排出，排进排出的气液通过流量计测量其流速及累计流量；温度传感器、压力传感器以及热敏电阻测量探头同步在线进行测量，并将数据统一输出，利用计算模型进行计算测量物样的导热系数和局部表面传热系数。
2.根据权利要求1所述的原位测试装置，其特征在于，不锈钢细管上均匀打孔的孔径为1臟，孑匕距为15mm。
【文档编号】G01N25/20GK104458797SQ201410616653
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】赵佳飞, 程传晓, 宋永臣, 王斌, 杨磊, 朱自浩 申请人:大连理工大学