[实用新型]一种真空环境下土工离心机空气摩擦产热量测试装置

说明书

本实用新型公开了一种真空环境下土工离心机空气摩擦产热量测试装置。承外压壳体内装有带隔热层真空腔体，真空腔体内的中心转轴上端安装高速转子，下端通过密封系统与驱动电机输出轴相连，真空腔体的上盖和真空腔体的侧面分别设有温度传感器，经温控驱动器与计量泵连接；计量泵的进口与制冷剂储罐连接，出口经阀门、设有二个以上喷头的制冷剂输送管伸入到带隔热层真空腔体内，带隔热层真空腔体与真空泵连接。本实用新型真空腔体和制冷剂部位安装有隔热层，测得的热量不会因为散失而引起误差，制冷剂也不会因为吸收其他热量而引起误差。设定带隔热层真空腔体的内外温度为一样，不会因为内外温差而引起腔体吸收的热量无法精确计量，从而产生误差。

技术领域

本实用新型涉及热量测试的装置，特别是涉及一种真空环境下土工离心机空气摩擦产热量测试装置。

背景技术

高加速度、高速土工离心机是研究岩土演变、地质构造演变、地质灾难还原等地质演变过程再现试验的必不可少的装置。随着加速度g的不断增加，离心机转速越来越高，线速度达到音速，甚至音速的一倍以上，如此高的转速会导致转子与空气摩擦产生大量热量。因此土工离心机的散热问题成为一个难题，因为离心机的转速和线速度越高，转臂、吊篮与空气摩擦产生的热量越大。在加速度500g以下时，一般可以采用冷风机组冷却，或者自然风流通冷却。但是当加速度增加到1000g以上，甚至1500g以上以后，直径11米的离心舱内产热量可达到10MW，相当于5万平方米的大型空调机组的换热量，如此巨大的换热需要巨大的风量，而且风力过大会影响转臂的振动，因此传统冷风冷却已经不能满足高加速度离心机散热的需要，而温控解决不好，离心舱内的所有仪表均会出现问题，一般要求离心舱温度控制在45℃以下。一般多采用与离心壁四周冷水冷却相结合的方法冷却；但是当离心机的载荷进一步增加时，离心室内的产热量会进一步增加，这时候冷风冷却联合冷水冷却也无法达到散热的要求。为了解决这个问题，最有效的方法是对离心室抽真空，降低空气的密度以降低转臂与空气的摩擦生热，但是抽真空后会引发另外的问题，一是由于真空状态下空气分子稀薄，传热能力也大幅下降，且真空状态下空气无法对流，因此，转臂与空气摩擦引起的转臂温度升高的热量无法被有效传递出去。另一个问题是高真空下离心机的轴承会漏油，离心舱四周的密封都变得困难，故真空度不能太高。因此需要搞清楚不同真空度下高速转子产热量规律，给大型土工离心机的散热设计提供设计依据。

各种不同机构产热量的测试方法有多种，如苏州宇量电池有限公司的CN201620405443.3“电池循环过程中产热量测量装置”；北京新能源汽车股份有限公司的CN201610680634.5“一种电池温场模拟装置、系统和电池热管理的验证方法”；广东工业大学 的CN201020102687.7“圆柱型动力电池材料产热量测量装置”；广东省特种设备检测研究院顺德检测院的CN201610861648.7 “一种基于正平衡的工业燃油蒸汽锅炉效率测试装置及方法”；北京航空航天大学的CN201410266013.3“高低温低压环境下手部散热能力模拟装置”等，这些是一般物体的发热量测试，而对于不同真空下的测试也局限于温度检测，没有产热量测试。 目前国内还没有一种能在不同真空度下能测试高速转子产热量的方法，也没见到相关测试结果的报道。

实用新型内容

为了解决在不同真空度下高速转子产热量的测试方法问题，本实用新型目的在于提供一种真空环境下土工离心机空气摩擦产热量测试装置，该方法采用低温制冷剂计量进入真空容器，使高速转子的产热与低温制冷剂吸收的热量相平衡，从而通过计算得到产热量。

本实用新型采用的技术方案是：