[发明专利]一种测定周期性换热系数的实验装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及测定不同周期性换热传热系数技术领域，具体是一种测定周期性换热系数的实验装置。

背景技术

在工业冷却处理过程中，换热系数的大小决定着冷却强度的大小，能够确定不同冷却水量，不同喷嘴喷射高度，不同喷射角度与换热系数的关系，对调节冷却强度有重要意义。对制定合理的冷却制度，提高产品质量有着决定性的作用。

周期性换热存在于工业生产间歇式冷却的生产流程中，即让被冷却工件一次通过排布好的冷却喷嘴，工件经过喷嘴时处于被冷却状体，当离开喷嘴喷射范围传向下一个喷嘴时处于非冷却或者回热的状态。例如在连铸二次冷却的过程中，钢坯在经过二次冷却区域时，钢坯被排布好的喷嘴一次冷却，在喷嘴之间的非冷却区域，钢坯的液芯会向外传热，让钢坯表面回温。周期性换热有着冷却均匀，工件热应力小的特点，测试不同换热周期、不同冷却强度的换热特性对喷嘴的排布、工件传送速度、气压水压设定等有重要指导意义。

目前周期性换热传热系数的测定大多采用加热钢板，水平移动喷嘴冷却，这种方法存在很大的局限性。首先由于钢板的几何特性不能很好的处理热应力，在冷却过程中很容易变形，每个钢板的冷却测试次数有限，更换频繁，费用高。其次无法连续喷射，只能往复式喷射，不符合周期性换热的顺次喷射的特点。以及用钢板式移动喷嘴方法无法自由调节喷射的角度，无法测定倾斜角度喷射的换热特性。另外钢板的散热边界为四个，钢筒式有两个，测试误差更小些。移动喷嘴的方法也与现实冷却条件相反，也存在不合理性。

在加热装置上，大多采用硅碳棒平行排列加热，在加热过程中钢板面上各点温度不相等，加热不均匀。

因此，在考虑测试费用，测试调节范围，测试精度的过程中，建立一个有效的周期性换热传热系数的测试装置对工业冷却生产中制定合理的冷却制度，提高产品质量有积极作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种测定周期性换热系数的实验装置，它是一种转筒式周期换热装置，用来测试不同周期换热的热流量、换热系数，很好解决了周期性换热，冷却钢板变形，边界散热，无法连续冷却，喷射角度调整和设定内热源问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种测定周期性换热系数的实验装置，包括转动钢桶，及和转动钢桶连接的传动装置和调速装置，转动钢桶上方安装有喷嘴，所述喷嘴通过气路管道及水路管道分别和气源和水源连接，转动钢桶内安装有热电偶和加热装置，实验装置设置有温度信号收集装置，热电偶和温度信号收集装置电连接。

转动钢桶左右两侧分别安装左支撑桶和右支撑桶，左支撑桶和右支撑桶分别与转动钢桶通过卡具连接为一体，左支撑桶、转动钢桶和右支撑桶内部相互贯通，加热装置贯穿安装于左支撑桶、转动钢桶和右支撑桶内部；左支撑桶上安装温度信号收集装置，右支撑桶上安装有链条轮，右支撑桶的一侧安装有调速电机，调速电机通过链条与右支撑桶上的链条轮连接，通过调节电机转速来改变钢桶转速。

所述气源为气罐，所述气罐和空气压缩机连接，所述气路管道上设置有控制阀；气罐上设置有压力表和安全阀。

所述水源为安装于转动钢桶下方的蓄水箱，所述蓄水箱通过水泵和水路管道连接，水路管道上安装有控制阀。

所述转动钢桶贯穿安装于一个箱体的中部，所述箱体安装于蓄水箱的上方和蓄水箱相贯通；所述喷嘴通过喷嘴调节系统安装于转动钢桶上方的箱体内；所述喷嘴调节系统包括左侧喷嘴角度调节盘和右侧喷嘴角度调节盘共计两个喷嘴角度调节盘，两个喷嘴角度调节盘均套装于转动钢桶外，两个喷嘴角度调节盘分别连接有喷嘴高度调节支架，喷嘴安装于两个喷嘴高度调节支架之间、在两个喷嘴高度调节支架上上下移动调节喷嘴高度，沿喷嘴角度调节盘圆周均匀布置有喷嘴高度调节支架安装孔，通过将喷嘴高度调节支架安装于不同的安装孔上调节喷嘴的喷施角度。

所述加热装置由12根硅碳棒组成， 12根硅碳棒由四个支架盘支撑、防止断裂，12根硅碳棒贯穿安装于四个支架盘上、沿圆周方向排列，其中两个靠外侧的支架盘由硅碳棒支撑架支撑。在硅碳棒的两个支架盘处填充保温棉，减小轴向散热。温控系统控制目标加热温度，设定硅碳棒的加热个数。