用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置和方法。加熱水槽底部內(nèi)安裝有加熱器，側(cè)壁設有水溫采集裝置，太陽能重力熱管上部通過支架固定安裝，下部伸入到加熱水槽內(nèi)的水中，上端的冷凝端均勻噴涂有一層太陽能重力熱管冷凝端涂層，紅外測溫儀正對于太陽能重力熱管冷凝端涂層測溫，得到測試溫度；再由加熱水槽內(nèi)的水溫采集裝置采集到的實時水溫；將實時水溫和測試溫度相減得到溫差。本發(fā)明解決了太陽能重力熱管的工件因尺寸偏差、表面氧化程度不同等因素造成誤差偏大的問題，在太陽能重力熱管表面氧化程度不一的情況下，獲得其冷凝端的精確溫度；簡單有效，為實現(xiàn)溫差檢測自動化提供切實可行的測溫方法。
【專利說明】用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能重力熱管的測量裝置和方法，尤其是涉及一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]重力熱管是一種能快速將熱能從一點傳至另一點的裝置，由于它具有超常的熱傳導能力，而且?guī)缀鯖]有熱損耗，因此它被稱作傳熱超導體，其導熱系數(shù)為銅的數(shù)千倍。當熱管的一端受熱時，毛細芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體。液體再沿多孔材料靠毛細芯的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不已，熱量從熱管的一端傳至另一端。當熱管傾斜或垂直放置時，其工質(zhì)的循環(huán)流動將受重力的影響，可將蒸發(fā)段置于下方，則在上方冷凝的液體工質(zhì)可借助重力而回流到蒸發(fā)段，因此可不采用吸液芯，這就是重力熱管。重力熱管，工作靠重力在熱管內(nèi)回流，無需采用吸液芯，這就減小了熱管的加工難度，降低了制造成本，廣泛應用于各領(lǐng)域。
[0003]太陽能重力熱管傳熱性能直接影響到集熱(熱水)器整體熱性能，國標GB/T24767-2009《太陽能重力熱管》更是直接規(guī)定了太陽能重力熱管溫差試驗方法和要求。
[0004]在工廠生產(chǎn)中太陽能重力熱管溫差試驗是每根必檢，淘汰不合格產(chǎn)品，保證太陽能熱水器的產(chǎn)品質(zhì)量。在工廠溫差試驗中由于技術(shù)和環(huán)境條件所限，一般采用接觸式測溫裝置獲得太陽能重力熱管溫差，但操作過程均需人工近距離操作，導致試驗效率低，存在安全隱患。直接采用紅外測溫儀測溫會因重力熱管的表面氧化成程度不一，造成熱管表面發(fā)射率不同，增大測溫誤差，增加產(chǎn)品不合格率。
[0005]目前工廠進行太陽能重力熱管溫差試驗還是采用接觸式測溫裝置，接觸式測溫裝置容易發(fā)生形變導致測溫誤差增大，現(xiàn)在國內(nèi)還沒有太陽能重力熱管溫差試驗的非接觸式精確測溫方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有廠家太陽能重力熱管溫差試驗中非接觸式測溫存在的精確度不高和檢測效率不高的問題，本發(fā)明目的提供一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置和方法，通過紅外方式快速測溫，減少物體表面，環(huán)境對紅外測溫的影響，達到為太陽能重力熱管溫差試驗提供精確測量數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
一、一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置:
包括支架、紅外測溫儀、加熱水槽、加熱器和水溫采集裝置；加熱水槽內(nèi)裝有水，加熱水槽的底部內(nèi)安裝有用于加熱水的加熱器，加熱水槽的側(cè)壁設有水溫采集裝置，太陽能重力熱管上部通過支架固定安裝在加熱水槽上，太陽能重力熱管下部伸入到加熱水槽內(nèi)的水中，太陽能重力熱管長度的2/3?3/5放入加熱水槽的水中，支架與太陽能重力熱管連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠；太陽能重力熱管上端為冷凝端，冷凝端均勻噴涂有一層太陽能重力熱管冷凝端涂層，紅外測溫儀正對于太陽能重力熱管冷凝端涂層測溫。
[0008]所述的太陽能重力熱管水平面之間的傾角為60度?90度。
[0009]所述的加熱水槽外設有用于保溫的隔熱層。
[0010]所述的加熱水槽外側(cè)安裝有用于恒溫控制的溫度控制器，溫度控制器與加熱水槽內(nèi)的加熱器和水溫采集裝置連接。
[0011]二、一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫方法，包括以下步驟:
步驟一、用高發(fā)射率的噴漆對所述太陽能重力熱管的冷凝端進行噴漆處理，形成太陽能重力熱管冷凝端涂層；
步驟二、將所述紅外測溫儀的發(fā)射率設定為高發(fā)射率噴漆的發(fā)射率；
步驟三、在所述加熱水槽內(nèi)加入水，將所述加熱器通電加熱水；
步驟四、待水溫達到測試所需溫度后，將太陽能重力熱管冷凝端朝上，太陽能重力熱管下端放入加熱水槽內(nèi)，所述太陽能重力熱管長度的2/3?3/5放入加熱水槽中，并通過支架固定；
步驟五、用紅外測溫儀對準太陽能重力熱管冷凝端涂層進行測溫，得到測量溫度Td ;再由加熱水槽內(nèi)的水溫采集裝置采集到的實時水溫Ts ;將實時水溫Ts和測量溫度!^相減得到溫差At。
[0012]所述的步驟一中的噴漆發(fā)射率在0.9以上。
[0013]所述的步驟一中太陽能重力熱管冷凝端的至少半個環(huán)形側(cè)面噴有噴漆。
[0014]所述的支架與太陽能重力熱管連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠。
[0015]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明解決了太陽能重力熱管的工件因尺寸偏差、表面氧化程度不同等因素造成誤差偏大的問題，簡單有效，并為實現(xiàn)溫差檢測自動化提供切實可行的測溫方法。本發(fā)明實現(xiàn)了在太陽能重力熱管表面氧化程度不一的情況下，獲得太陽能重力熱管的冷凝端的精確溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。
[0017]圖中:1、支架，2、太陽能重力熱管冷凝端涂層，3、紅外測溫儀，4、太陽能重力熱管，5、加熱水槽，6、水溫采集裝置，7、加熱器。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖來進一步闡述本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明裝置包括支架1、紅外測溫儀3、加熱水槽5、加熱器7和水溫采集裝置6 ;加熱水槽5內(nèi)裝有水，加熱水槽5的底部內(nèi)安裝有用于加熱水的加熱器7，加熱水槽5的側(cè)壁設有水溫采集裝置6，太陽能重力熱管4上部通過支架I固定安裝在加熱水槽5上，太陽能重力熱管4下部伸入到加熱水槽5內(nèi)的水中，太陽能重力熱管4長度的2/3?3/5放入加熱水槽5的水中，支架I與太陽能重力熱管4連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠，防止太陽能重力熱管4與支架I進行熱傳遞。
[0020]太陽能重力熱管4上端為冷凝端，冷凝端均勻噴涂有一層太陽能重力熱管冷凝端涂層2，紅外測溫儀3正對于太陽能重力熱管冷凝端涂層2測溫。
[0021]太陽能重力熱管4水平面之間的傾角為60度?90度。
[0022]加熱水槽5外設有用于保溫的隔熱層。
[0023]加熱水槽5外側(cè)安裝有用于恒溫控制的溫度控制器，溫度控制器與加熱水槽5內(nèi)的加熱器7和水溫采集裝置6連接。
[0024]本發(fā)明首先用已在實驗室標定且具有高發(fā)射率的噴漆對太陽能重力熱管令凝端進行噴漆處理，根據(jù)噴漆圖層發(fā)射率調(diào)整紅外測溫儀的發(fā)射率，對放入加熱水槽的太陽能重力熱管令凝端漆面的溫度進行測量。通過所述方法實現(xiàn)了在太陽能重力熱管表面氧化程度不一的情況下，獲得太陽能重力熱管的令凝端的精確溫度。
[0025]本發(fā)明裝置的快速測溫方法具體包括以下步驟:
步驟一、用高發(fā)射率的噴漆對所述太陽能重力熱管4的冷凝端進行噴漆處理，形成太陽能重力熱管冷凝端涂層2 ；
步驟二、將所述紅外測溫儀3的發(fā)射率設定為高發(fā)射率噴漆的發(fā)射率；
步驟三、在所述加熱水槽5內(nèi)加入水，將所述加熱器7通電加熱水；
步驟四、待水溫達到測試所需溫度后，將太陽能重力熱管4冷凝端朝上，太陽能重力熱管4下端放入加熱水槽5內(nèi)，所述太陽能重力熱管4長度的2/3?3/5放入加熱水槽5中，并通過支架I固定；
步驟五、根據(jù)測量要求的時間，用紅外測溫儀3對準太陽能重力熱管冷凝端涂層2進行測溫，得到測試溫度Td ;再由加熱水槽5內(nèi)的水溫采集裝置6采集到的實時水溫Ts ;將實時水溫Ts和測試溫度Td相減得到溫差At。
[0026]優(yōu)選的噴漆發(fā)射率在0.93以上。
[0027]上述步驟一中太陽能重力熱管4冷凝端的至少半個環(huán)形側(cè)面噴有噴漆，紅外測溫儀3正對準噴漆處的涂層檢測。
[0028]上述支架I與太陽能重力熱管4連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠。
[0029]步驟四中計算得到溫差的具體計算公式為:
Λ t=Ts-Td
其中，△ t為所述太陽能重力熱管4受熱端與冷凝段之間的溫差，TS為加熱水槽5的實時水溫，Td紅外測溫儀3測得所述太陽能重力熱管冷凝端頂端涂層2的測試溫度。
[0030]本發(fā)明首先用已在實驗室內(nèi)標定且具有高發(fā)射率的噴漆對太陽能重力熱管冷凝端進行噴漆處理，根據(jù)噴漆圖層發(fā)射率調(diào)整紅外測溫儀的發(fā)射率，對放入加熱水槽的太陽能重力熱管冷凝端漆面的溫度進行測量。通過本發(fā)明實現(xiàn)了在太陽能重力熱管表面氧化程度不一的情況下，獲得太陽能重力熱管的冷凝端的精確溫度。
[0031]本發(fā)明的實施例如下:
本實施例中測試使用的太陽能重力熱管長度為I米，環(huán)境溫度為27攝氏度。
[0032]通過查閱材料物體表面發(fā)射率表，使用的太陽能重力熱管表面發(fā)射率為0.12。
[0033]步驟一、用工業(yè)用黑體噴漆對太陽能重力熱管冷凝端進行噴漆處理，該噴漆的發(fā)射率為0.95。在距離太陽能重力熱管冷凝端頂端2厘米處噴漆，形成太陽能重力熱管冷凝端涂層2。為了方便紅外測量，涂層需要覆蓋整個環(huán)形側(cè)面，寬度I厘米。噴涂過程中，每隔10分鐘噴涂一次，重復3到4次，使漆面厚度到達0.8^1毫米，保證漆面均勻。
[0034]步驟二、使用的紅外測溫儀為FLUKE-561 IR THEM0METER，將該紅外測溫儀的發(fā)射率設定為0.95。
[0035]步驟三、將適量的水加入加熱水槽5內(nèi)，使水深達到75厘米。通過加熱器7對熱水槽5內(nèi)的水進行加熱，通過水溫采集裝置6進行實時測溫，水溫采集裝置6采用PT100鉬熱電阻。水溫采集裝置6和加熱器7連接到溫度控制器，使用溫度控制器控制水溫，使得水溫達到50°C并穩(wěn)定。
[0036]步驟四、水溫達到50°C后，太陽能重力熱管4冷凝端朝上，豎直放入加熱水槽5中，使太陽能重力熱管4底端65厘米浸入水中，并固定在支架I上，支架I與太陽能重力熱管安裝絕熱橡膠，防止太陽能重力熱管4與支架I進行熱傳遞。根據(jù)測量要求時間，放入水中I分鐘之后，用已經(jīng)設定發(fā)射率參數(shù)的紅外測溫儀3對準太陽能重力熱管冷凝端涂層2進行測溫，測溫頭距離涂層30厘米。此時水溫采集裝置6采集到的實時水溫Ts為49.2V，紅外測溫儀測得太陽能重力熱管冷凝端涂層2的溫度Td為48.5°C。得到該太陽能重力熱管溫差試驗中溫差 Λ t=Ts-Td=49.2-48.5=0.7 V。
[0037]為比較此快速測溫方法有效性，將不經(jīng)過噴漆處理的同一型號太陽能重力熱管4根據(jù)上述步驟四放入水槽中，放入水中I分鐘之后，分別用貼片式PTlOO鉬熱電阻測溫裝置和發(fā)射率參數(shù)為0.12的紅外測溫儀3測量太陽能重力熱管冷凝端溫度。此時水溫采集裝置6采集到的實時水溫Tsi為49.5°C，貼片式PT100鉬熱電阻測溫裝置采集到的測量溫度Tp為49°C，溫差At1= Ts1-Tp=0.50C ο紅外測溫儀測得的溫度Tdl為62.6°C，溫差= At2= -Ts1-Tdl=-13.4。。。
[0038]通過以上方法得到的數(shù)據(jù)表明:采用本發(fā)明方法得到的溫差At和采用貼片式PT100鉬熱電阻測溫裝置計算得到的溫差At1的差值為0.2，因此在太陽能重力熱管4溫差檢測中采用本發(fā)明方法可以代替接觸式測溫方法。然而不經(jīng)過噴漆處理，直接用紅外測溫儀3測溫計算得到的溫差為-13.4°C，誤差非常大，無法得出正確的檢測結(jié)果。
[0039]不經(jīng)過噴漆處理，太陽能重力熱管4因為環(huán)境關(guān)系，表面會發(fā)生氧化，表面發(fā)射率會發(fā)生改變，再用設定了理論發(fā)射率的紅外測溫儀3測溫，就會造成極大的誤差。在同一批次中，每根太陽能重力熱管氧化程度不一，單根太陽能重力熱管冷凝端表面發(fā)射率并不能代表其他太陽能重力熱管冷凝端表面發(fā)射率，因此采用本發(fā)明轉(zhuǎn)置和方法可以統(tǒng)一冷凝端表面發(fā)射率，提高紅外測溫儀測溫精度，加快溫差檢驗速度，具有非常顯著的技術(shù)效果。
[0040]本發(fā)明在測溫材料表面噴漆，很好地解決了工廠在太陽能重力熱管溫差試驗中，產(chǎn)品因尺寸偏差，金屬表面氧化程度不一導致紅外測溫誤差偏大的問題，也使得紅外測溫技術(shù)更好的運用到工業(yè)生產(chǎn)中，促進生產(chǎn)自動化水平。
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置，其特征在于:包括支架(I)、紅外測溫儀(3)、加熱水槽(5)、加熱器(7)和水溫采集裝置(6);加熱水槽(5)內(nèi)裝有水，加熱水槽(5)的底部內(nèi)安裝有用于加熱水的加熱器(7)，加熱水槽(5)的側(cè)壁設有水溫采集裝置(6)，太陽能重力熱管(4)上部通過支架(I)固定安裝在加熱水槽(5)上，太陽能重力熱管(4)下部伸入到加熱水槽(5)內(nèi)的水中，太陽能重力熱管(4)長度的2/3?3/5放入加熱水槽(5)的水中，支架(I)與太陽能重力熱管(4)連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠；太陽能重力熱管(4)上端為冷凝端，冷凝端均勻噴涂有一層太陽能重力熱管冷凝端涂層(2 )，紅外測溫儀(3 )正對于太陽能重力熱管冷凝端涂層(2 )測溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置，其特征在于:所述的太陽能重力熱管(4)水平面之間的傾角為60度?90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置，其特征在于:所述的加熱水槽(5)外設有用于保溫的隔熱層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫裝置，其特征在于:所述的加熱水槽(5)外側(cè)安裝有用于恒溫控制的溫度控制器，溫度控制器與加熱水槽(5 )內(nèi)的加熱器(7 )和水溫采集裝置(6 )連接。
5.應用于權(quán)利要求1?4任一所述裝置的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、用高發(fā)射率的噴漆對所述太陽能重力熱管(4)的冷凝端進行噴漆處理，形成太陽能重力熱管冷凝端涂層(2)； 步驟二、將所述紅外測溫儀(3)的發(fā)射率設定為高發(fā)射率噴漆的發(fā)射率； 步驟三、在所述加熱水槽(5)內(nèi)加入水，將所述加熱器(7)通電加熱水； 步驟四、待水溫達到測試所需溫度后，將太陽能重力熱管(4)冷凝端朝上，太陽能重力熱管(4)下端放入加熱水槽(5)內(nèi)，所述太陽能重力熱管(4)長度的2/3?3/5放入加熱水槽(5)中，并通過支架(I)固定； 步驟五、用紅外測溫儀(3)對準太陽能重力熱管冷凝端涂層(2)進行測溫，得到測量溫度Td ;再由加熱水槽(5)內(nèi)的水溫采集裝置(6)采集到的實時水溫Ts ;將實時水溫Ts和測量溫度Td相減得到溫差At。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫方法，其特征在于:所述的步驟一中的噴漆發(fā)射率在0.9以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫方法，其特征在于:所述的步驟一中太陽能重力熱管(4)冷凝端的至少半個環(huán)形側(cè)面噴有噴漆。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于太陽能重力熱管溫差檢測的快速測溫方法，其特征在于:所述的支架(I)與太陽能重力熱管(4)連接的接觸面之間設有用于防止熱傳遞的絕熱橡膠。
【文檔編號】G01J5/00GK104359338SQ201410596865
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】陳樂 , 徐建斌, 王則瑤, 謝敏 申請人:中國計量學院