阅读说明：本技术 一种运动条件下热管工作特性实验研究装置及方法 (Device and method for experimental study of working characteristics of heat pipe under motion condition ) 是由 秋穗正 孙浩 王成龙 田文喜 苏光辉 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种运动条件下热管工作特性实验研究装置及方法,该装置包括机械臂装置、夹持部件、热管、热电偶、数据采集卡、远程计算机和电加热系统；通过控制机械臂装置各个转轴进行转动,实现倾斜、摇摆、起伏、振动等周期性或非周期性的运动条件；机械臂的末端与夹持部件底座相连；热管固定在热管夹持部件中心圆孔内,使得热管可以随着机械臂装置同步运动；热电偶固定于热管外壁面,并与数据采集卡相连；数据采集卡将数据传输至远程计算机；热管一端由加热系统加热,提供热管运行所需热功率。本发明通过运动条件模拟平台夹持热管同步运动,并通过测量热管壁面温度的变化规律,为研究运动条件下热管的启动、换热等工作特性提供了有效可行的方案。(The invention discloses a device and a method for experimental study of the working characteristics of a heat pipe under a motion condition, wherein the device comprises a mechanical arm device, a clamping part, the heat pipe, a thermocouple, a data acquisition card, a remote computer and an electric heating system; the mechanical arm device is controlled to rotate by each rotating shaft, so that periodic or aperiodic motion conditions such as inclination, swing, fluctuation, vibration and the like are realized; the tail end of the mechanical arm is connected with the clamping part base; the heat pipe is fixed in a central circular hole of the heat pipe clamping part, so that the heat pipe can synchronously move along with the mechanical arm device; the thermocouple is fixed on the outer wall surface of the heat pipe and is connected with the data acquisition card; the data acquisition card transmits data to a remote computer; one end of the heat pipe is heated by a heating system, so that heat power required by the operation of the heat pipe is provided. The invention provides an effective and feasible scheme for researching the working characteristics of the heat pipe such as starting, heat exchange and the like under the motion condition by simulating the synchronous motion of the heat pipe clamped by the platform under the motion condition and measuring the change rule of the wall surface temperature of the heat pipe.)

一种运动条件下热管工作特性实验研究装置及方法

技术领域

本发明涉及热管传热特性实验研究领域，具体涉及一种运动条件下热管工作特性实验研究装置及方法。

背景技术

热管作为一种高效的传热元件，通过内部工质的相变实现快速热量传递，具有极大的导热能力与良好的等温性，当前已被广泛应用于军工、航天等各种工业领域。

当前高温热管技术多用于静止条件下的设备与系统，例如换热器、微型核反应堆等。世界各国的研究者针对高温热管在静止条件下的启动、传热等工作特性开展了大量理论与实验研究。然而，当高温热管应用于处于运动条件下的设备系统时，运动条件将会对高温热管工作特性产生强烈的影响，需要通过实验手段进行研究。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明的目的在于提供一种运动条件下热管工作特性实验研究装置及方法，为运动条件下高温热管的传热性能研究提供有效手段。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种运动条件下热管工作特性实验研究装置，其组成部分包括机械臂装置1、夹持部件2、热管3、热电偶4、数据采集卡5、远程计算机6和电加热系统7；所述机械臂装置1包含多组转轴，通过控制机械臂装置1各个转轴进行转动，实现机械臂倾斜、摇摆、起伏和振动周期性或非周期性的运动条件；机械臂装置1的末端与夹持部件2的底座2-2通过法兰相连接；热管3固定在夹持部件2的中心圆孔2-1内，使得热管3与夹持部件2可以随着机械臂装置1同步运动；热电偶4固定于热管3外壁面，并与数据采集卡5相连，可实现运动条件下热管壁面温度的测量；数据采集卡5将数据传输至远程计算机6记录并保存；电加热系统7由调压器7-1和与调压器7-1连接的加热丝7-2组成，加热丝7-2缠绕在热管3一端，提供热管运行所需热功率。

所述机械臂装置1共有六个转轴，分别由电机驱动，通过控制各个转轴的转动幅度与速度，实现沿X，Y，Z坐标轴的平动与转动，其运动范围最大半径为3米。

所述夹持部件2为不锈钢材质，夹持部件底座2-2可与法兰连接，热管3可经由中心圆孔2-1穿过，通过螺栓压紧起到固定作用。

所述热管3为高温热管，内部为碱金属工质，直径不超过5厘米，长度不超过3米。

所述电加热系统7可实现实验所需的功率调节，实验功率不超过15kW。

所述一种运动条件下热管工作特性实验研究方法为：实验开始前，并将运动条件控制程序导入机械臂装置1的控制系统；控制机械臂装置1末端转轴将热管3移动到基准位置；开启数据采集卡5及电加热系统7电源，以每5分钟20-30V的速度提升电压，对热管3进行加热；通过远程计算机6监视热管3温度变化，待温度达到稳定且热电偶4各测点最大温差小于50度时停止提升电压，保持电加热系统7功率恒定；开启机械臂装置1模拟实验所需运动工况进行运动，实时记录数据；通过远程计算机6监视热管3温度变化，当变化趋势稳定后，操控实验研究装置回到基准位置；关闭电加热系统7，切断电源。

本发明通过利用机械臂装置模拟实现运行条件，采用特制的夹持部件固定热管，通过测量高温热管表面温度分布，获得运动条件下高温热管的工作特性，为运动条件下高温热管的传热性能研究提供了实验装置与方法。

附图说明

图1为本发明运动条件下热管工作特性实验装置布置图。

图2为本发明实验装置中夹持部件的截面图

图中：1-机械臂装置；2-夹持部件，2-1-中心圆孔，2-2-夹持部件底座；3-热管；4-热电偶；5-数据采集卡；6-远程计算机；7-电加热系统，7-1-调压器，7-2-加热丝。

具体实施方式

为更好地说明本发明，现结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明一种运动条件下热管工作特性实验研究装置的组成部分包括机械臂装置1、夹持部件2、热管3、热电偶4、数据采集卡5、远程计算机6和电加热系统7。

机械臂装置1包含六组转轴，其末端与夹持部件2的底座2-2通过法兰相连接，热管3固定在夹持部件2的中心圆孔2-1内，通过螺栓压紧起到固定作用(如图2所示)，热电偶4固定于热管3外壁面，并与数据采集卡5相连；数据采集卡5将数据传输至远程计算机6记录并保存；电加热系统7由调压器7-1和加热丝7-2组成，加热丝7-2缠绕在热管3一端。

本发明所述的一种运动条件下热管工作特性实验研究装置，其工作流程为：开启电加热系统7，通过调压器7-1调整合适的加热功率，通过加热丝7-2对热管3进行加热，使热管3正常工作启动并传热。与此同时开启机械臂装置1，其六个转轴转动幅度和速度均受程序控制，由于夹持部件2与热管3固定在机械臂装置1的末端，使得热管3与夹持部件2可以随着机械臂装置1同步运动。可利用程序控制机械臂装置1实现实验研究所需的运动条件，包括倾斜、摇摆、起伏、振动、旋转等运动。与此同时利用固定于热管3外壁面的热电偶4测量运动条件下热管壁面温度的分布与变化规律，测得数据通过数据采集卡5传输至远程计算机6记录并保存，从而获得运动条件下热管的工作特性规律。综上，本发明为运动条件下高温热管的传热性能研究提供有效手段。

本发明未详尽描述的内容均为常规技术内容。