[实用新型]一种高热流密度受热试件传热试验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及传热试验系统，尤其涉及一种高热流密度受热试件传热试验系统。

背景技术

随着现代车辆紧凑型，经济性要求的不断提高，乘用车发动机正朝着小型化，能量密度集中化发展。特别是增压等技术的普及与发展，及发动机转速的提高，使得缸内温度较传统发动机有大幅提高。而气缸盖、活塞顶面和缸套是缸内散热的主要途径，其直接影响到整机的工作可靠性、使用寿命和性能。因此，研究高功率密度发动机气缸盖、活塞顶面和缸套在承受高热流密度热负荷时的传热规律及热疲劳性能对于提高发动机的工作可靠性，使用寿命和性能都具有重要意义。

目前，在缸内传热规律研究领域，主要研究手段有有限元分析、实机试验和模拟试验。

有限元分析是随着计算机技术的发展而发展起来的一种计算方法，其耗时短，节约资金，能在有限的试验条件下进行计算机模拟。但其准确性很大程度上依赖于边界条件是否符合实际情况，而边界条件的确定难度较大。

实机试验最接近于发动机实际工作情况，最能真实地反映发动机实际性能，准确性最高。但试验耗时长，成本高，对试验条件要求苛刻，具有很大的局限性。

模拟试验是模仿实际情况，自行设计试验方法，对真实情况进行模拟再现。其适用性广，试验周期短，也具有相当程度的准确性，是一种非常有效的试验方法。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高热流密度受热试件传热试验系统。

高热流密度受热试件传热试验系统包括传热试验台和控制器，传热试验台包括泵、电磁阀、试件安装支架、喷头、试件、水箱、感应线圈、阀门、负载电容柜和电源主机；试件安装支架内顺次设有喷头和水箱，水箱内顺次设有试件和感应线圈，水箱底部设有阀门，喷头、电磁阀、泵顺次相连，感应线圈、负载电容柜和电源主机顺次相连。

所述的试件安装支架内的试件采用无约束、弱约束和全约束三种固定方式。所述的无约束固定方式采用不锈钢丝将试件固定于支架上；所述的弱约束固定方式采用不锈钢丝杠将试件固定于支架上；所述的全约束固定方式采用陶瓷材料制成的约束框固定试件后，再悬挂于支架上。

所述的控制器的内部模块连接关系为：嵌入式实时控制器分别与NI9213热电偶采集卡、NI9203电流采集卡、NI9263电压输出卡、继电器和通讯模块相连；NI9213热电偶采集卡与热电偶相连；NI9203电流采集卡与压力传感器相连；NI9263电压输出卡与电磁阀相连；继电器分别与温度报警器、水压报警器和热电偶信号中断报警器相连；通讯模块与上位机相连；上位机分别与打印机和显示器相连；温控器分别与加热器和热电偶相连。

本实用新型可以实现大功率密度发动机气缸盖、活塞和缸套承受高热流密度热冲击时的模拟试验。对试件采用不同的约束方式以有效模拟真实受力情况。采用自行设计的可控冷却系统，以实现实时、有效、均匀的冷却。

附图说明

图1是高热流密度受热试件传热试验系统结构示意图；

图2是本实用新型的控制器电路框图；

图3(a)是本实用新型的平板试件喷头结构侧视图；

图3(b)是本实用新型的平板试件喷头结构俯视图；

图4(a)是本实用新型的圆筒试件喷头结构正视图；

图4(b)是本实用新型的圆筒试件喷头结构侧视图；

图5是本实用新型的平板试件热电偶布置示意图；

图6是本实用新型的圆筒试件热电偶布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，高热流密度受热试件传热试验系统包括传热试验台和控制器，传热试验台包括泵1、电磁阀2、试件安装支架3、喷头4、试件5、水箱6、感应线圈7、阀门8、负载电容柜9和电源主机10；试件安装支架3内顺次设有喷头4和水箱6，水箱6内顺次设有试件5和感应线圈7，水箱6底部设有阀门 8，喷头4、电磁阀2、泵1顺次相连，感应线圈7、负载电容柜9和电源主机10顺次相连。

所述的试件安装支架3内的试件5采用无约束、弱约束和全约束三种固定方式。所述的无约束固定方式采用不锈钢丝将试件5固定于支架3上；所述的弱约束固定方式采用不锈钢丝杠将试件5固定于支架3上；所述的全约束固定方式采用陶瓷材料制成的约束框固定试件5后，再悬挂于支架3上。