[发明专利]综合表征流体材料热输运性质的方法及装置

说明书

本发明公开了一种综合表征流体材料热输运性质的方法及装置，其中，方法包括以下步骤：将弯曲成弧形的测试线沉浸在被测流体材料中；在被测流体材料的外部施加均匀磁场；通入频率连续变化的交变电流至测试线，以根据当前所处频率段获取被测流体材料的粘性系数、热导率或热扩散率。该方法可以在同一工况下综合测量流体材料热导率、热扩散率和粘性系数，从而有效提高了测量的准确性和效率，集成度高，有效降低了测试的成本，简单易实现。

技术领域

本发明涉及流体材料热输运性质测试技术领域，特别涉及一种综合表征流体材料热输运性质的方法及装置。

背景技术

目前，在航天航空、电子科技、核工业等领域都有着提高热量传递效率的迫切需求，在工程上，尤其是换热器的设计中，换热效率直接影响工程成本，因此，寻找具有优良热物性的材料，提高材料的热物理性能，是当今工程领域十分关注的问题，而表征热传递性性能的主要参数即热导率，热扩散率和粘性系数。热导率表征材料传递热量的能力，热扩散率表征材料传递温度的能力，而粘性系数是流体流动对其内部产生摩擦的一种表征和度量。现代工业使用的燃料和冷却材料大多属于流体，所以对流体材料的热导率、热扩散率和粘性系数进行准确测量在流体材料传热能力的评估方面具有重要意义。

相关技术的几种测量流体材料热输运性质的方法大多为单独测量其中一种参数，无法对流体的传热能力进行综合表征，而采用不同方法测量不同性质，往往容易引入额外的变量和不确定度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种综合表征流体材料热输运性质的方法，该方法有效提高了测量的准确性和效率，集成度高，有效降低了测试的成本，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种综合表征流体材料热输运性质的装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种综合表征流体材料热输运性质的方法，包括以下步骤：将弯曲成弧形的测试线沉浸在被测流体材料中；所述被测流体材料的外部施加均匀磁场；通入频率连续变化的交变电流至所述测试线，以根据当前所处频率段获取所述被测流体材料的粘性系数、热导率或热扩散率。

本发明实施例的综合表征流体材料热输运性质的方法，通过将弯曲成弧形的测试线同时作为加热线和感应线，以在不同频率段测量得到流体材料的不同性质，实现了同一工况下综合测量流体材料热导率、热扩散率和粘性系数，避免样品转移，从而有效提高了测量的准确性和效率，集成度高，有效降低了测试的成本，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的综合表征流体材料热输运性质的方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据当前所处频率段获取所述被测流体材料的粘性系数、热导率或热扩散率，进一步包括：在所述当前所处频率段小于第一预设频率段时，根据测试线感应电动势随频率的变化关系得到所述被测流体的粘性系数；在所述当前所处频率段大于第二预设频率段时，根据热线温度随时间的变化关系就获取所述测流体的热导率和热扩散率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，通过以下公式反解得到所述粘性系数：

其中，2δ是曲线半峰宽，Qvac是热线的质量因子，ω是频率，ρw为热线密度，k为由m定义的函数，ρ_s为周围流体样品的密度，m与热线半径、样品密度和粘度相关。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式得到所述热导率：