本文關鍵詞：低溫標準黑體輻射源用熱管溫度均勻性研究

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【摘要】：輻射測溫技術(shù)的廣泛應用帶來了輻射測溫儀標定的廣泛需求,標準黑體輻射源作為輻射溫度計的標定器件受到越來越多的重視,而空腔式標準黑體源腔體溫度的均勻性直接影響的了黑體源的溯溫性能。常見的黑體源均溫方式有電阻絲纏繞式、恒溫油浴式和熱管式三種。相對于電阻纏繞式黑體源的均溫性缺陷與恒溫油浴黑體源的控溫困難,熱管式黑體輻射源具有控溫方便,升溫迅速,溫度均勻性好等特點。熱管由于其良好的等溫性與穩(wěn)定性,在黑體源的使用中取得了良好的效果,但目前熱管研究多集中在其傳熱性能方面,對影響黑體源熱管溫度均勻性的因素的研究較少。本文針對低溫黑體輻射源用熱管,實驗測試了各個因素對其溫度均勻性的影響,并建立了黑體源熱管內(nèi)熱阻模型,分析了影響熱管溫度均勻性的重要因素。本文設計了一個不銹鋼-水熱管,利用接觸式測溫方式對熱管進行了實驗研究,測試了毛細結(jié)構(gòu)、運行溫度、傾斜角度與充液率等因素對溫度均勻性的影響。比較了接觸式測溫與拉拽式測溫方式,發(fā)現(xiàn)拉拽式測溫具有較大的誤差。實驗發(fā)現(xiàn),黑體源熱管內(nèi)腔壁面溫度沿軸向逐漸降低,且距離底部越遠,下降速度越快。熱管溫度均勻性隨著運行溫度升高而變差,且熱管溫度均勻性在沒有管芯時比有管芯時表現(xiàn)更好。同時發(fā)現(xiàn),充液率較小時,熱管溫度均勻性隨著傾角變化不大,但是當充液率較高時,熱管溫度均勻性隨著傾角變化有一個惡化又變好的波動過程。分析認為在熱管傾斜時熱管內(nèi)工質(zhì)液位會發(fā)生變化,液位可能接近或淹沒內(nèi)腔壁面而造成運行時的溫度不均。為解決這一問題,設計了一個銅-R134a熱管,熱管外筒與內(nèi)腔采用偏心布置,水平放置時內(nèi)筒偏向上方。對銅-R134a熱管進行了實驗測試,采用區(qū)域溫度標準差作為溫度均勻性的標準,實驗測試了傾角、充液率、運行溫度等因素對溫度均勻性的影響。實驗表明,偏心布置的熱管解決了熱管傾斜時均溫性惡化的問題。同時驗證了熱管運行溫度越高均溫性越差。在實驗充液率下,充液率對溫度均勻性的影響不明顯。建立了黑體源熱管內(nèi)腔壁面熱阻模型,熱阻分析結(jié)果表明,低溫黑體源內(nèi)筒壁面與腔口的輻射換熱可以忽略。影響壁面溫度均勻性的主要有以下幾個因素,一是由于腔口端面的散熱導致的軸向溫差；二是由于散熱不勻與內(nèi)部流動不均勻?qū)е碌妮S向管壁蒸汽側(cè)液膜厚度不同,導致了軸向溫度差。由漏熱導致的溫度不均勻性影響范圍較小,主要影響近腔口區(qū)域,而由于液膜厚度的影響導致的軸向溫差影響范圍較大,是影響溫度分布的重要因素。
【關鍵詞】：黑體輻射源 熱管 溫度均勻性
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(工程熱物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH811
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 引言12-14
• 1.2 熱管概念及特性簡介14-19
• 1.2.1 熱管的概念14-15
• 1.2.2 熱管的特性15-16
• 1.2.3 熱管的極限16-19
• 1.2.4 熱管的分類19
• 1.3 熱管溫度均勻性研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 研究內(nèi)容22-24
• 第2章 水不銹鋼黑體源熱管溫度均勻性研究24-44
• 2.1 黑體源熱管的設計加工及灌裝24-28
• 2.1.1 熱管工作液體的選擇24
• 2.1.2 吸液芯的選擇24-25
• 2.1.3 熱管管殼設計25-26
• 2.1.4 熱管的加工26-27
• 2.1.5 熱管的充裝27-28
• 2.2 水均溫熱管實驗系統(tǒng)及實驗內(nèi)容28-31
• 2.2.1 實驗系統(tǒng)28-29
• 2.2.2 實驗內(nèi)容29-31
• 2.3 實驗結(jié)果討論31-42
• 2.3.1 接觸測溫與拉拽測溫的比較31-34
• 2.3.2 熱管毛細結(jié)構(gòu)對溫度均勻性的影響34-36
• 2.3.3 熱管運行溫度對溫度均勻性的影響36-37
• 2.3.4 熱管充液率對熱管溫度均勻性影響37
• 2.3.5 熱管傾角對溫度均勻性的影響37-42
• 2.4 小結(jié)42-44
• 第3章 氟利昂銅熱管溫度均勻性實驗研究44-52
• 3.1 實驗系統(tǒng)44-45
• 3.2 實驗內(nèi)容45-46
• 3.2.1 熱管充裝45-46
• 3.2.2 實驗步驟46
• 3.3 實驗結(jié)果討論46-50
• 3.3.1 實驗數(shù)據(jù)處理46-47
• 3.3.2 均溫性隨傾角的變化47-48
• 3.3.3 均溫性隨運行溫度的變化48-49
• 3.3.4 熱管均溫性隨充液量的變化49-50
• 3.4 小結(jié)50-52
• 第4章 黑體源熱管理論模型52-64
• 4.1 熱管的熱阻模型52-58
• 4.2 液膜導熱熱阻58-59
• 4.3 黑體源熱管空腔的輻射熱阻59-61
• 4.4 軸向?qū)釤嶙?/span>61-62
• 4.5 小結(jié)62-64
• 第5章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64
• 5.2 論文創(chuàng)新點64
• 5.3 前景展望64-66
• 參考文獻66-70
• 第6章 作者簡介70-71
• 第7章 致謝71

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本文編號：820067