[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之间的关系，对调节冷却强度有着重要的意义，对制定合理的冷却制度，提高产品的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态，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状态。例如在连铸的二次冷却过程中，钢坯在经过二次冷却区域时，钢坯被排布好的喷嘴进行一次冷却，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、气压水压设定等都有着重要的指导意义。

目前周期性换热系数的测定大多采用加热钢板，水平移动喷嘴的方法进行冷却，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，且钢板的冷却测试次数有限，更换频繁，投入费用较高。其次该方法无法进行连续的喷射，只能往复式喷射，不符合周期性换热的喷射特点。再次钢板式移动喷嘴的方法无法自由调节的喷射角度，无法测定倾斜角度喷射的换热特性。

此外，在目前周期性换热系数测定的加热装置上，大多采用硅碳棒平行排列进行加热，而这种方式在加热过程中使得钢板表面上各点的温度不相等，造成加热不均匀。

因此，在考虑测试费用，测试调节范围，测试精度的过基础上，提供一有效的周期性换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，提高产品质量有着积极的作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题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，其是一种转动钢筒式的周期换热装置，用来测试不同周期换热的热流量、换热系数，很好解决了周期换热中，冷却钢板变形，边界散热，无法连续冷却，喷射角度调整和内热源的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种测定周期性换热系数的实验装置包括钢筒转动系统，气路、水路系统，加热系统，温度采集系统，喷嘴及喷嘴调节系统，以及实验装置的箱体；

——钢筒转动系统，由转动钢筒，左支撑筒，右支撑筒，传动装置，调速装置组成；左支撑筒和右支撑筒分别固定于转动钢筒两端形成一内部贯穿的筒状结构，传动装置带动筒状结构转动，调速装置调节筒状结构转速；

——气路、水路系统连接至所述喷嘴，气路、水路系统上具有控制阀，可以根据需要设定不同的气压水压以及气水比，在喷嘴处形成冷却喷雾；

——加热系统，包括加热装置、支架装置、加热支架和温度控制装置，支架装置将多个加热装置固定在一起，加热支架将加热装置安装于筒状结构内部形成内热源，温度控制装置控制加热装置的加热温度和加热时间；

——温度采集处理系统，包括热电偶、温度信号收集装置和计算机处理系统，热电偶埋设在转动钢桶内，热电偶通过电连接至温度信号收集装置，温度信号收集装置将温度信号无线发送到计算机处理系统上；

——喷嘴及其调节系统，包括喷嘴及喷嘴调节系统，喷嘴通过调节系统安装于转动钢筒上方，所述喷嘴调节系统包括高度调节装置和角度调节装置，用于调节喷嘴的喷射高度，喷射角度；

——箱体，箱体壁上有用于安装喷嘴和钢桶转动系统的安装孔，箱体下部有容纳水路系统的蓄水池，防止冷却喷雾飞溅。

进一步的，所述钢筒转动系统中左支撑筒和右支撑筒分别通过左支撑筒支架和右支撑筒支架支撑；调速装置为一调速电机，传动装置为一链轮链条结构，右支撑筒上套设有链轮，链轮通过链条与调速电机连接；

进一步的，所述气路、水路系统中，气路、水路系统具有一气源及一水源，所述气源为一气罐，所述气罐和一空气压缩机连接，所述气罐通过气路管道和喷嘴连接，气路管道上设置有气路控制阀，所述气罐上还设置有压力表和安全阀，以保障气路安全；所述水源为一蓄水箱，其安装于箱体下方，所述蓄水箱通过水泵、水路管道和喷嘴连接，所述水路管道上设置有水路控制阀；

进一步的，所述加热系统中，加热装置由多根硅碳棒组成，支架装置由多个结构相同的支架盘和一根支架杆构成，支架杆穿过多个支架盘的圆心从而共同形成支架装置，每个支架盘的圆盘面上对应位置处安装有硅碳棒，其中最左侧和最右侧的两个支架盘分别通过加热支架支撑。