[发明专利]一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置及使用方法

权利要求书

1.一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置，其特征在于，包括实验风洞(1)、实验圆管加热功率测量电路以及实验圆管温度控制和测量部分；其中，实验风洞(1)包括实验段(5)、风洞收缩段(3)、风洞稳定段(33)和风洞扩散段(6)，实验段(5)一端与风洞收缩段(3)相连通，风洞收缩段(3)与风洞稳定段(33)相连通；实验段(5)另一端与风洞扩散段(6)相连通；

实验圆管(11)两端分别插入两块散热铝块(27)中，两块散热铝块(27)外侧均安装有半导体片(28)，半导体片(28)外侧安装有散热风扇(29)；

实验圆管温度控制和测量部分包括用于控制和测量实验圆管(11)壁面温度的测量装置；

实验圆管(11)材质为石墨，外表面射率小于0.4，实验圆管(11)内部填充有导热粉末(32)；

测量装置包括设置在实验圆管(11)内部的第一铂电阻(17)、第二铂电阻(18)和第三铂电阻(19)，第一铂电阻(17)连接有第一温度控制器(20)，第二铂电阻(18)连接有第三温度控制器(22)，第三铂电阻(19)连接有第二温度控制器(21)；

或测量装置包括设置在实验圆管(11)内部的第一铂电阻(17)、第一热电偶(30)和第二热电偶(31)，第一铂电阻(17)连接有第一温度控制器(20)，第一热电偶(30)连接有第三温度控制器(22)，第二热电偶(31)连接有第二温度控制器(21)；

第二温度控制器(21)连接有第二继电器(24)，第二继电器(24)与半导体片(28)相连，半导体片(28)连接有第二直流电源(25)，第二继电器(24)、半导体片(28)和第二直流电源(25)组成串联电路；

第三温度控制器(22)连接有第一继电器(23)，第一继电器(23)与半导体片(28)相连，半导体片(28)连接有第三直流电源(26)，第一继电器(23)、半导体片(28)与第三直流电源(26)，组成串联电路。

2.根据权利要求1所述的一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置，其特征在于，实验段(5)内设置有第四铂电阻(34)，第四铂电阻(34)连接有第四温度控制器(36)，实验段(5)内设置有毕托管(9)，毕托管(9)连接有差压测量仪(10)；

实验圆管加热功率测量电路(2)包括安装在实验段(5)内的实验圆管(11)、第一直流电源(13)和标准电阻(15)，实验圆管(11)一端经第一直流电源(13)与标准电阻(15)相连，标准电阻(15)与实验圆管(11)另一端相连；实验圆管(11)表面引出两根测压导线，连接至第一电压表(12)；标准电阻(15)两端引出两根测压导线，连接有第二电压表(14)；标准电阻的阻值为0.001Ω。

3.根据权利要求1所述的一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置，其特征在于，第一铂电阻(17)位于实验圆管(11)的中心，第二铂电阻(18)和第三铂电阻(19)分别位于实验圆管(11)内部两侧，距离实验段(5)内壁为实验圆管(11)宽度的1/5～1/3位置处；

第一热电偶(30)和第二热电偶(31)分别位于实验圆管(11)内部两侧，距离实验段(5)内壁为实验圆管(11)宽度的1/5～1/3位置处。

4.根据权利要求1所述的一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置，其特征在于，风洞稳定段(33)内部设置有蜂窝器(4)，蜂窝器(4)内边缘处设置有纱网(16)；

风洞扩散段(6)一侧设置有轴流式风机(7)，并且风洞扩散段(6)与轴流式风机(7)相连，轴流式风机(7)连接有变频器(8)。

5.根据权利要求1所述的一种空气横掠单管强制对流换热教学实验装置，其特征在于，实验段(5)内还安装有遮热罩(35)，第四铂电阻(34)设置在遮热罩(35)内，实验段(5)上设置有与第四铂电阻(34)相连的第四温度控制器(36)；遮热罩(35)的材料为陶瓷、尼龙或聚四氟乙烯，遮热罩(35)的表面黑度小于0.1。