本文關(guān)鍵詞：低溫標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用帶來了輻射測溫儀標(biāo)定的廣泛需求,標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源作為輻射溫度計(jì)的標(biāo)定器件受到越來越多的重視,而空腔式標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(diǎn)。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(duì)影響黑體源熱管溫度均勻性的因素的研究較少。本文針對(duì)低溫黑體輻射源用熱管,實(shí)驗(yàn)測試了各個(gè)因素對(duì)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(shè)計(jì)了一個(gè)不銹鋼-水熱管,利用接觸式測溫方式對(duì)熱管進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測試了毛細(xì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行溫度、傾斜角度與充液率等因素對(duì)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(shí)驗(yàn)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(yuǎn),下降速度越快。熱管溫度均勻性隨著運(yùn)行溫度升高而變差,且熱管溫度均勻性在沒有管芯時(shí)比有管芯時(shí)表現(xiàn)更好。同時(shí)發(fā)現(xiàn),充液率較小時(shí),熱管溫度均勻性隨著傾角變化不大,但是當(dāng)充液率較高時(shí),熱管溫度均勻性隨著傾角變化有一個(gè)惡化又變好的波動(dòng)過程。分析認(rèn)為在熱管傾斜時(shí)熱管內(nèi)工質(zhì)液位會(huì)發(fā)生變化,液位可能接近或淹沒內(nèi)腔壁面而造成運(yùn)行時(shí)的溫度不均。為解決這一問題,設(shè)計(jì)了一個(gè)銅-R134a熱管,熱管外筒與內(nèi)腔采用偏心布置,水平放置時(shí)內(nèi)筒偏向上方。對(duì)銅-R134a熱管進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,采用區(qū)域溫度標(biāo)準(zhǔn)差作為溫度均勻性的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)測試了傾角、充液率、運(yùn)行溫度等因素對(duì)溫度均勻性的影響。實(shí)驗(yàn)表明,偏心布置的熱管解決了熱管傾斜時(shí)均溫性惡化的問題。同時(shí)驗(yàn)證了熱管運(yùn)行溫度越高均溫性越差。在實(shí)驗(yàn)充液率下,充液率對(duì)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(gè)因素,一是由于腔口端面的散熱導(dǎo)致的軸向溫差；二是由于散熱不勻與內(nèi)部流動(dòng)不均勻?qū)е碌妮S向管壁蒸汽側(cè)液膜厚度不同,導(dǎo)致了軸向溫度差。由漏熱導(dǎo)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(dǎo)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(guān)鍵詞】：黑體輻射源 熱管 溫度均勻性
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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?zé)峁軐?shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容28-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)28-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容29-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)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(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)溫度均勻性的影響34-36
• 2.3.3 熱管運(yùn)行溫度對(duì)溫度均勻性的影響36-37
• 2.3.4 熱管充液率對(duì)熱管溫度均勻性影響37
• 2.3.5 熱管傾角對(duì)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(shí)驗(yàn)研究44-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容45-46
• 3.2.1 熱管充裝45-46
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟46
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論46-50
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(dǎo)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(diǎn)64
• 5.3 前景展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 第6章 作者簡介70-71
• 第7章 致謝71

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