全部轉(zhuǎn)化為熱量的優(yōu)點(diǎn)，可優(yōu)選石英加熱管6作為本實(shí)用新 型的加熱管6。
[0030] 所述試件3的兩端密封包覆著保溫層5,所述加熱管6兩端的接電部件延伸到保溫 層5的外面。保溫層5防止試件3內(nèi)部熱量損失，同時(shí)不影響加熱管6連接電源。
[0031] 所述連接管7選用橡膠管，所述橡膠管的兩端分別密封套在筒體4四周和風(fēng)機(jī)10 的出風(fēng)口四周。橡膠管成本低，且便于與筒體4和風(fēng)機(jī)10密封連接。
[0032] 所述試件3與筒體4平行，試件3的四周受到的風(fēng)速均勻一致，減少實(shí)驗(yàn)的變量， 便于單一對(duì)比研宄。
[0033] 下面舉個(gè)具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型，試件3選用混凝土試件3,具體步驟為：
[0034] 首先制作試件3,將PVC塑料管作為外模，薄壁不銹鋼管作為內(nèi)模，澆筑具有一定 壁厚的圓管形狀的試件3。試件3標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28天，然后室內(nèi)靜置一段時(shí)間后開展試驗(yàn)。
[0035] 試件3表面埋置一個(gè)溫度傳感器9 ;試件3內(nèi)部布置一根石英加熱管6,加熱管6 的長度根據(jù)圓管試件3長度來確定；為了確保圓管試件3內(nèi)部熱量完全通過試件3表面與 空氣進(jìn)行熱量交換，防止熱量損失，試件3兩端采用保溫層5密封，準(zhǔn)備好的試件3如圖3 所示。
[0036] 將準(zhǔn)備好的試件3懸掛在筒體4內(nèi)，在靠近試件3表面的空氣中再布置一個(gè)溫度 傳感器9,用于測(cè)量試件3表面空氣溫度。風(fēng)機(jī)10的風(fēng)速由風(fēng)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，具體風(fēng)速值則 由風(fēng)速儀1測(cè)定。由于常用溫度傳感器9的測(cè)溫范圍小于KKTC，因此采用功率調(diào)節(jié)器控制 石英加熱管6在適當(dāng)功率下進(jìn)行加熱，電流I和電壓U利用數(shù)字萬用表測(cè)量。開始加熱的 同時(shí)，以一定時(shí)間間隔（比如5分鐘）記錄2個(gè)溫度傳感器9的溫度值。當(dāng)試件3表面溫 度在30分鐘內(nèi)基本保持不變時(shí)，則視為試件3內(nèi)熱量傳遞達(dá)到穩(wěn)定，將此時(shí)試件3表面的 溫度和試件3周圍流動(dòng)空氣的溫度分別記為1；和T f。整個(gè)試驗(yàn)過程在人工模擬氣候環(huán)境 室內(nèi)進(jìn)行，氣候環(huán)境室內(nèi)溫濕度保持恒定。
[0037] 熱對(duì)流是指在有溫差的條件下，伴隨流體的宏觀相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的熱量迀移過 程。工程上經(jīng)常遇到的是不同溫度的流體和固體表面之間的熱量傳遞過程，這種熱量傳遞 過程稱為表面對(duì)流傳熱，簡(jiǎn)稱對(duì)流傳熱。對(duì)流傳熱是熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流兩種傳熱機(jī)理聯(lián)合作 用的結(jié)果。
[0038] 對(duì)流傳熱量可用牛頓冷卻公式表達(dá)為：
[0039] Qc=hcA(Tw-Tf) ⑴式中：Qc為對(duì)流傳熱量，W;hc為對(duì)流傳熱系數(shù)，W/ (m2 ?K) ;A為與流
[0040]體接觸的固體表面面積，m2;Tw為試件表面的溫度，K;T,為試件周圍流動(dòng)
[0041] 空氣的溫度，K。
[0042] 當(dāng)試件表面和空氣接觸進(jìn)行對(duì)流傳熱，又和周圍環(huán)境有輻射傳熱時(shí)，輻射傳熱量 也可表示成牛頓冷卻公式：
[0043] Qr= hrA(Tw-Tf) (2)式中：Q r為輻射傳熱量，W ;h r為輻射傳熱系數(shù)，W/ (m2 ? K);
[0044] 顯然，試件表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h、對(duì)流傳熱系數(shù)h。和輻射傳熱系數(shù)符合如下關(guān)系：
[0045] h=hc+hr (3)
[0046] 本試驗(yàn)裝置測(cè)定試件表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，將根據(jù)上述公式（1)和（2)來進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)， 即通過測(cè)定試件表面?zhèn)鳠崃縌、試件表面的溫度T w和試件周圍流動(dòng)空氣的溫度T ,來計(jì)算試 件表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h。試件表面?zhèn)鳠釤崃康拇_定和加熱方式有關(guān)，利用電加熱時(shí)，可以不考慮 能量損失，則試件表面?zhèn)鳠崃縌 (對(duì)流換熱量和輻射換熱量）可以通過測(cè)量加熱電流I和加 熱電壓U來確定：
[0047] Q = I ? U (4)
[0048] 則總熱交換系數(shù)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征是包括筒體、試件、加熱 管、風(fēng)機(jī)、風(fēng)速儀和連接管，所述試件通過吊繩懸掛在筒體中央，所述筒體的一端通過連接 管密封連接著風(fēng)機(jī)，所述筒體的另一端開孔，所述風(fēng)速儀固定在筒體內(nèi)，所述加熱管貫穿在 試件中，并位于試件的中心線上，所述加熱管兩端的接電部件延伸出試件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述試件內(nèi)嵌有溫度傳感器，溫度傳感器的溫度探頭表面與試件表面齊平。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述筒體內(nèi)還懸掛設(shè)置有若干個(gè)溫度傳感器，該溫度傳感器均位于試件附近。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述加熱管設(shè)置有功率調(diào)節(jié)器，所述風(fēng)機(jī)設(shè)置有風(fēng)速調(diào)節(jié)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述筒體表面設(shè)置有翻蓋，所述翻蓋能夠與筒體密封閉合和旋轉(zhuǎn)打開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述加熱管選用石英加熱管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述試件的兩端密封包覆著保溫層，所述加熱管兩端的接電部件延伸到保溫層的外面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特 征是所述連接管選用橡膠管，所述橡膠管的兩端分別密封套在筒體四周和風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口四 周。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，其特征 是所述試件與筒體平行。
【專利摘要】一種模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠嵊绊懙脑囼?yàn)裝置，包括筒體、試件、加熱管、風(fēng)機(jī)、風(fēng)速儀和連接管，試件通過吊繩懸掛在筒體中央，筒體的一端通過連接管密封連接著風(fēng)機(jī)，筒體的另一端開孔，風(fēng)速儀固定在筒體內(nèi)，加熱管貫穿在試件中，加熱管兩端的接電部件延伸出試件，試件內(nèi)嵌有溫度傳感器，試件附近懸掛設(shè)置有溫度傳感器。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的控制，增加實(shí)驗(yàn)的可控參數(shù)；能有效防止試件熱量過多的散失，降低熱能的浪費(fèi)，減小實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍；能夠?qū)崿F(xiàn)模擬空氣流動(dòng)對(duì)材料表面?zhèn)鳠岬挠绊?，給研究空氣流動(dòng)與材料表面?zhèn)鳠岬年P(guān)系提供良好的模擬效果。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號(hào)】CN204302211
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420871217
【發(fā)明人】蔣建華, 周柏忠, 劉勝, 劉琳, 王強(qiáng)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日