專利名稱：流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉一種流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置，主要應(yīng)用于蓄冷納米流體導(dǎo) 熱系數(shù)的測(cè)試。
技術(shù)背景
納米流體是一項(xiàng)創(chuàng)新的強(qiáng)化傳熱技術(shù)，主要是將小于lOOnm的納米級(jí)金屬或非 金屬氧化物粒子以一定的方式和比例均勻分散于傳統(tǒng)的工作流體中，產(chǎn)生優(yōu)于原本 工作流體的傳熱特性。在液體中添加納^l立子，可以顯著增加液體的導(dǎo)熱系數(shù)，提 高熱交換系統(tǒng)的傳熱性能；而且由于納米粒子的小尺寸效應(yīng)，其行為接近于液體分 子，不會(huì)象毫米或〗敫米級(jí)粒子易產(chǎn)生磨損或堵塞等不良結(jié)果。與在液體中添加毫米 或微米級(jí)粒子強(qiáng)化傳熱相比，納米流體更適于實(shí)際應(yīng)用。導(dǎo)熱系數(shù)是蓄冷材料的一 個(gè)重要熱物性，是反映蓄冷材料換熱能力的主要參數(shù),在傳熱設(shè)計(jì)中是不可缺少的。 由于納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)跟納米粒子的體積分?jǐn)?shù)、大小及性質(zhì)有很大的相關(guān)性，許 多關(guān)于微米、毫米級(jí)的懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)公式又不適合納米級(jí)的懸浮液，因此目前 幾乎沒有一個(gè)理論方法，可以很正確的決定納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。
目前測(cè)量方法一般分為兩類穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法。前者是在試樣達(dá)至鵬穩(wěn)定后通 過測(cè)定其熱量、^it梯度來確定，其測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)；而后者測(cè)定量主要為溫度隨時(shí) 間的變化關(guān)系，雖測(cè)定時(shí)間短，但液體因?yàn)榫哂辛鲃?dòng)性，存在溫度梯度，在液體中 實(shí)現(xiàn)純導(dǎo)熱過程就很難達(dá)到。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種高效、快速、準(zhǔn)確的裝置來測(cè)試 蓄冷納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)的流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試 裝置，其特征在于包括惠斯通電橋，為惠斯通電,供恒定電流盼恒流電源及測(cè) 量惠斯通電橋端電壓的數(shù)字電壓表；還包括容納被測(cè)流體的第一試管及第二試管， 兩根試管下端均設(shè)有開口，在第一試管下端的開口處設(shè)有端蓋，在第二試管下端的 開口處設(shè)有端蓋；還包括設(shè)在第一試管內(nèi)的上紫銅滑塊、下紫銅滑塊、第一鉑絲、 上彈簧、下彈簧及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔， 第一鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定在第一試管的上方，另一 端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第一試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固 定；還包括設(shè)在第一試管上方的并與之連通的第一吸附器；還包括設(shè)在第二試管內(nèi)上紫銅滑±央、下紫銅滑±央第二銷絲、上彈簧下彈簧及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線， 上、下紫銅滑塊的邊緣開有小 L，第二鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧 一端固定第二試管的上方，另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第二試管 的下方，另一端與下紫銅滑塊固定；還包括設(shè)在第二試管上方的并與之《的第二 吸附器第一鉑絲與第二鉑絲的長(zhǎng)度不同，第一鉑絲通過兩弓1出導(dǎo)線與惠斯通電橋的 一電阻串聯(lián)，第二鉑絲通過兩引出導(dǎo)線與惠斯通電橋的另一電阻串聯(lián)。 所述的第一吸附器為橡皮球，所述的第二吸附器也為橡皮球。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為，由于利用惠斯通電橋做為測(cè)量電路，只要測(cè) 量電流以及偏差電壓對(duì)時(shí)間的變化，就可以由液體導(dǎo)熱系數(shù)公式計(jì)算出納米流體的
導(dǎo)熱系數(shù)；電橋的偏差電壓由數(shù)字電壓表采集，電流由恒流源控制，采樣時(shí)間控制
在0 5S范圍內(nèi)；消除了熱線的端部影響，減小系統(tǒng)誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。

書
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是惠斯通電橋的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳述 如圖l、 2所示， 一種流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是包括惠
斯通電橋，為惠斯通電橋提供恒定電流的恒流電源v及測(cè)量惠斯通電橋端電壓的數(shù)
字電壓表DVM，惠斯通電橋包括電阻R1、 R2、 R3、 R4;還包括容納被測(cè)流體的第一 試管6及第二試管7，兩根試管下端均設(shè)有開口，在第一試管下端的開口處設(shè)有端 蓋61，在第二試管下端的開口處設(shè)有端蓋71，為了抑制自然對(duì)流，提高測(cè)試精度， 第一試管及第二試管的直徑不宜太大；還包括設(shè)在第一試管內(nèi)的上紫銅滑塊31、下 紫銅滑塊32、第一鉑絲5、上彈簧21、下彈簧22及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線 51，第一鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定在第一試管的上方， 另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第一試管的下方，另一端與下紫銅滑 塊固定，兩彈簧將鉑絲拉直，以防止其彎曲，影響領(lǐng)糧精度，鉑絲既是加熱線源又 是溫度計(jì)，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔，；還包括設(shè)在第一試管上方的并與之 連通的第一吸附器l;還包括設(shè)在第二試管內(nèi)的上紫銅滑塊91、下紫銅滑塊92、第 二鉑絲IO、上彈簧81、下彈簧82及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線101，第二鉬絲 的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定第二試管的上方，另一端與上紫銅 滑塊固定，下彈簧一端固定在第二試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固定，彈簧將 鉑絲拉直，以防止其彎曲，影響測(cè)量精度，鉑絲既是加熱線源又是溫度計(jì)，上、下 紫銅滑塊的邊緣開有小 L還包括設(shè)在第二試管上方的并與之連通的第二吸附器11;第一鉑絲與第二鉑絲的長(zhǎng)度不同，以便產(chǎn)生電4立差，第一鉑絲通過兩引出導(dǎo)線 51與惠斯通電橋的一電阻R1串聯(lián)，該引出導(dǎo)線從第一試管內(nèi)穿出，第二鉑絲通過 兩引出導(dǎo)線101與惠斯通電橋的另一電阻R3串聯(lián)，該引出導(dǎo)線從第二管內(nèi)穿出。 本實(shí)施例中，第一吸附器l為橡皮球，第二吸附器ll也為橡皮球。端蓋61為橡膠
塞，端蓋71也為橡膠塞，紫銅的熱膨脹系數(shù)與鉑絲相近，滑塊電阻很小，兼起導(dǎo) 線的作用；當(dāng)同時(shí)給兩根鉑絲施加相同的電流時(shí)，兩根鉑絲產(chǎn)生同樣的端部散熱效 應(yīng)，其溫差就等同于一根無限長(zhǎng)熱線的有限部分的溫度上升，于是就消除了熱絲的 端部散熱影響。
本實(shí)用新型測(cè)試步驟如下
1. 用橡皮球?qū)⒋^,品通過下端開口吸入第一試管6及第二試管7內(nèi)；
2. 用橡膠塞封住下端開口后將試管6及試管7放入恒溫浴槽4中，注意浴槽液
面蓋過樣品液面，以便讓樣品能處于某一恒溫；
3. 連接好惠斯通電橋，用萬用表檢測(cè)整個(gè)電路，確保電路連接無誤；
4. 連接數(shù)據(jù)采集器于相應(yīng)位置以測(cè)第一鉑絲5及第二鉑絲10的偏差電壓，通
過軟件在計(jì)算l幾上記錄數(shù)據(jù)；
5. 先用恒流源V輸入一小電流(2mA左右)，調(diào)節(jié)好可變電阻R1、 R3，使電橋 平衡，即偏差電壓^/二0;
6. 輸入一恒定電流(120 mA左右)，記錄偏差電壓df/， 5秒后關(guān)閉電源，結(jié)
瞬態(tài)熱線法測(cè)試液體導(dǎo)熱系數(shù)的基本公式為/1 =
《/ t/r
4;r/ d(ln" 當(dāng)電橋處于平衡時(shí)，有
(R一Rl)R4二(R3+Rs)R2 (2)
當(dāng)將測(cè)試樣品吸入試管后，接通電源，此時(shí)恒流源輸出一恒定電流I至橋路，
鉑絲發(fā)熱，長(zhǎng)、短熱絲的電阻值分別升高cR， dRs，電橋輸出電壓dU與兩熱絲電阻 變化量dR之間的關(guān)系為
dU二丄I (R汁RL+dRL) _丄I Rs+dRs) 2 2
=丄IdR (3) 2
鉑絲電阻與溫度的關(guān)系為
草)=卿[1+/ (T-273.15) ] (4) 對(duì)上式微分得
w = / i ,r (5)則^=!=_^ (6) 卿)/卿)
/ 為鉑絲電阻的溫度系數(shù)，/ =0. 00378TT。R(0)為O'C時(shí)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的鉑絲電阻。
(L等于兩熱絲長(zhǎng)度之差)。 又因?yàn)?br> <formula>formula see original document page 6</formula>將式(6)和式(7)帶入式(1)，得:<formula>formula see original document page 6</formula>
7.用數(shù)字電壓表測(cè)量電橋的偏差電壓，通過恒流源輸出恒定電流，擬合偏差電
壓^/與c/(liir)的關(guān)系曲線，計(jì)算斜率W/ 代入公式(8)中即可得到樣品 的導(dǎo)熱系數(shù)。
權(quán)利要求1、一種流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置，其特征在于包括惠斯通電橋，為惠斯通電橋提供恒定電流的恒流電源(V)及測(cè)量惠斯通電橋端電壓的數(shù)字電壓表(DVM)；還包括容納被測(cè)流體的第一試管(6)及第二試管(7)，兩根試管下端均設(shè)有開口，在第一試管下端的開口處設(shè)有端蓋(61)，在第二試管下端的開口處設(shè)有端蓋(71)；還包括設(shè)在第一試管內(nèi)的上紫銅滑塊(31)、下紫銅滑塊(32)、第一鉑絲(5)、上彈簧(21)、下彈簧(22)及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線(51)，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔，第一鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定在第一試管的上方，另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第一試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固定；還包括設(shè)在第一試管上方的并與之連通的第一吸附器(1)；還包括設(shè)在第二試管內(nèi)上紫銅滑塊(91)、下紫銅滑塊(92)、第二鉑絲(10)、上彈簧(81)、下彈簧(82)及上、下紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線(101)，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔，第二鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定第二試管的上方，另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第二試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固定；還包括設(shè)在第二試管上方的并與之連通的第二吸附器(11)；第一鉑絲與第二鉑絲的長(zhǎng)度不同，第一鉑絲通過兩引出導(dǎo)線(51)與惠斯通電橋的一電阻(R1)串聯(lián)，第二鉑絲通過兩引出導(dǎo)線(101)與惠斯通電橋的另一電阻(R3)串聯(lián)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置，其特征在于所述的第 一吸附器(1)為橡皮球，所述的第二吸附器(11)也為橡皮球。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試裝置，特點(diǎn)是包括惠斯通電橋，為其提供恒定電流的恒流電源及測(cè)量其端電壓的數(shù)字電壓表；包括容納被測(cè)流體的第一、二試管，兩根試管下端均設(shè)有開口，在第一、二試管下端的開口處均設(shè)有端蓋；包括設(shè)在第一試管內(nèi)的上、下紫銅滑塊、第一鉑絲、上、下彈簧及兩紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔，第一鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定在第一試管的上方，另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第一試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固定；還包括設(shè)在第二試管內(nèi)上、下紫銅滑塊、第二鉑絲、上、下彈簧及兩紫銅滑塊的兩引出導(dǎo)線，上、下紫銅滑塊的邊緣開有小孔，第二鉑絲的兩端分別與兩紫銅滑塊固定，上彈簧一端固定第二試管的上方，另一端與上紫銅滑塊固定，下彈簧一端固定在第二試管的下方，另一端與下紫銅滑塊固定；還包括設(shè)在第一、二試管上方的并與之連通的第一、二吸附器；兩鉑絲的長(zhǎng)度不同，兩鉑絲分別通過兩引出導(dǎo)線與惠斯通電橋的兩電阻串聯(lián)。其消除了熱線的端部影響，減小系統(tǒng)誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。
文檔編號(hào)G01N27/14GK201387421SQ20092014223
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者何欽波, 徐言生, 恒 羅 申請(qǐng)人:順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院