基于微流道冷却的水卡式量热计结构优化与试验分析

高声速飞行器再入过程中面临严峻的气动加热环境,最高气流温度可达上万摄氏度,常用量热计在如此高的气流温度下,缺乏良好的热流测试性能和热负荷生存能力。为解决地面试验中高超声速飞行器模型表面高热流的连续、精准测量难题,研发了一种基于微流道冷却的新型水卡式量热计,其内部微型流道结构采用3D打印技术构建。通过数值仿真,确定了新型水卡式量热计的微流道尺寸与布局,与同一冷壁热流的传统水卡式量热计相比,其核心区域温升降低近50%,验证了微流道水卡式量热计在极端热环境下的测试能力和生存能力。电弧加热射流试验结果表明:微流道水卡式量热计可以同步测量压力、温度、热流数据,实现了高温流场参数的集成化辨识,并具有良好动态响应特性;最大热流测量值超过18 MW/m^(2),测量绝对偏差和平均偏差分别控制在3.44%与±1.72%以内。

用于核释热率测定的堆内量热计研究进展

核释热率是反应堆堆芯设计与辐照试验的关键参数,通常通过在反应堆实验孔道中进行实验测定的方法获得,基于量热法的堆内量热计是裂变反应堆内部核释热率测定的重要工具。本文综述了常见堆内量热计的工作原理,评述了国内外堆内量热计技术的现状和进展;对比了单模块量热计和多模块(差示)量热计的结构设计方法和性能特征,并介绍了代表量热计发展方向之一的多模态集成化测量装置设计方法。阐述了量热计堆内和堆外校准方法及其原理,分析了系数法、归零值法和附加电流法三种校准方法的优缺点,展望了堆内量热计的发展趋势和研究方向。

平衡环境型房间量热计能耗分析及节能优化

本文针对平衡环境型房间量热计工况调节的特点,分析了传统平衡环境型房间量热计的能耗高的原因,并给出了节能降耗的技术解决方案。

平衡环境型房间量热计的一种实用校准方法

针对房间量热计长期使用中存在平衡比漂移的问题,基于空载运行状态,建立整体校准测量模型,提出室内侧隔室制冷量本底和室外侧隔室制热量本底2个系统参数,分别设计3组试验验证以上参数,并论证校准步骤的科学性以及使用方法的合理性。使用校准后的房间量热计对10台不同制冷量的窗式空调器进行测试。结果表明,校准后的房间量热计制冷量测量平衡比绝对值在2 000~4 500 W范围内小于2%,在4 500~7 000 W范围内小于1%。

基于欧标低温平衡环境型房间量热计

为了满足欧盟新的季节能效检测标准要求,需要开发出基于欧标的低温平衡环境型房间量热计进行空调季节能效测试。本项目根据量热计法测试原理;非稳态控制原理;小负荷能力测试原理等量热计工作原理,设计了试验室本体及气流组织,并根据EN14825标准中不同的试验工况要求,核算出试验室内外侧所需最大的冷热负荷。最终采用直接蒸发压缩制冷循环作为低温冷媒流量系统,选择了R404A作为制冷剂以及合适的冷冻机组合,围绕空气调节系统、测控系统、数据处理系统、实时监控系统等关键系统,开发出了各项指标达到欧盟标准测试要求的低温平衡环境型量热计。结论:本项目成果的应用,解决了空调器检测领域的重大关键问题,对推动空调器行业突破欧盟的技术壁垒发挥了重要作用。

测定空调器性能的风管量热计法及系统设计

采用风管量热计法测定空调器性能具有测试功能多、装置简单的优点。误差分析和现场使用表明，在现有的测试装备条件下，制冷量的测量精度可以达到２％，循环风量和热泵制热量的测量精度也可以满足生产厂家所需。

RD-I型热导式自动量热计的研制

在文献[10]、[12]的基础上,研制了一种能在常温到150℃的较大温度范围内工作的“RD-Ⅰ型热导式自动量热计”。本文报导了仪器结构和工作原理。通过电能测定,证明仪器设计合理,工作正常。其性能完全符合Tian氏方程的要求。而且重现性好(相对精度为0.5%—1%左右),灵敏度高(对1卡以上的热效应能够准确地进行测量)。量热计通过光笔记录仪实现了测量记录的自动化。

尼龙-6/粘土纳米复合材料阻燃性的锥形量热计研究

使用锥形量热计对尼龙 - 6/粘土纳米复合材料的阻燃性进行了实验研究 ,结果表明 ,使用融体插层制备的尼龙 - 6/粘土纳米复合材料 ,当粘土的百分含量为 5 %和 7%时 ,纳米复合材料的热释放速率的峰值 ( PHRR)比尼龙 - 6分别下降 32 %和 5 3% ,与常规阻燃方法相比 。

利用薄膜量热计测量高功率Z箍缩软X射线总能量

介绍一种采用脉冲恒压电源驱动的镍薄膜量热计 ,研制了测量系统和镍薄膜探测器 ,对探测器的电阻 温度特性进行了实验标定 ,该量热计已成功应用于测量“强光一号”加速器高功率Z箍缩等离子体软X射线总能量 ,分析了测量不确定度。

RD-Ⅲ型热导式自动量热计的研制

研制了适于在室温到100℃范围内工作的RD—Ⅲ型热导式自动量热计,并实现了数据的自动处理.通过电能标定和化学标定,证明该量热计设计合理,工作正常,其性能符合Tian’s方程的要求.相对精度小于1％,对2J以上的热效应能准确地进行测量,把它用于苯甲酸乙酯皂化反应的热动力学研究,测得25.0℃时反应速度常数k_2=1.33×10^(-3)dm^3.mol^(-1).s^(-1).

塞块式量热计隔热结构的改进与试验分析

为了提高塞块式量热计的热流测量精准度,对其隔热结构进行了改进:将原隔热套改为中空结构,大幅度减小量热基体的不稳定侧向传热;设计了与改进隔热套匹配的封装壳结构,使量热计标定时的隔热特性能够完整保留至测试环境中。经数值计算和优化,确定了量热计各部件的较优尺寸,验证了改进措施的有效性。热流标定对比试验结果表明:改进后的塞块式量热计的测量准度和精度都有较大提高。风洞试验考核结果表明:单个塞块式量热计的重复性精度优于3%;不同塞块式量热计的个体差异小,在对称位置,测量偏差小于3%;与水冷戈登计比较,相同来流条件下测量偏差小于4%。

隔热结构对塞块式量热计热流测量的影响

塞块式量热计是热结构试验中常用的热流传感器,其侧向传热是测量误差的重要来源。在对塞块式量热计传热分析的基础上,设计了一种改进型隔热结构,并提出了一种基于半无限大体假定的热损失修正方法。通过建立塞块式量热计的有限元数值模型,分析了量热塞与隔热材料的接触热阻对数据处理结果的影响,在接触热阻较大时(R=1×10-3 m2·K/W),未修正时最大测量误差不超过-9%,而修正后最大误差超过了20%;在接触热阻较小时(R=1×10-4 m2·K/W),未修正时的最大测量误差约-20%,修正后则不大于1.5%。可见该修正方法只适用于接触热阻较小的情况。。数值模拟结果还表明,在隔热层表面附近增加金属尖楔的改进型结构,隔热材料最高温度从超过2000℃降低到300℃以下,有利于保护隔热材料不被烧损,间楔与传感器之间的换热面积只有总侧向面积的约2.9%,两者之间的换热几乎不影响数据处理方法的选择。

钚量热计的研制

设计研制了1台结构简单、操作方便、样品池内径185 mm和高200 mm用于钚热功率测量的量热计。性能测试表明:钚量热计的样品热功率测量下限为4 mW、测量上限高于9 W,灵敏度约为202 mV·W^(-1),线性范围为4 mW～9 W。使用该量热计测量了钚样品的热功率,并与用分析化学和称量法测得的样品热功率进行了比较,结果表明:该量热计测量钚样品热功率具有较高的测量精度,当样品热功率不小于200 mW时,精密度优于0.5％。

高精密自动绝热量热计

介绍了中国计量科学研究院用新近开发的高精密自动绝热量热计的测量控制系统对美国国家标准技术研究院(NIST)的标准物质α-Al2O3进行的比热测量,并对测量结果和不确定度作了分析。该自动绝热量热计是中国计量科学研究院原有的绝热量热计的发展,它继承了原有量热计的本体,又开发了高精度量热和温度自动测量控制系统。进行了与NIST的数据和其它数据对比以及不确定度分析。测量结果与NIST的数据相比,其相对均方根偏差为0·447%,一致性为0·167%。合成相对标准不确定度为0·333%。结果表明,该自动绝热量热计具有高精密量热和比热测量的能力。

锥形量热计法研究电线电缆燃烧性能的探讨

锥形量热计法(Cone Calorimeter Method)是目前研究材料燃烧性能的一种非常重要的试验方法。在涉及该方法的国际标准ISO5660中,没有对电线电缆燃烧性能试验评价作具体规定。探讨了采用锥形量热计法研究电线电缆燃烧特性的可能性,并提出了具体的试验方案。

锥形量热计对阻燃棉织物的试验结果

利用ＣＯＮＥ２锥形量热计对阻燃及未阻燃棉织物的热释放速率、燃烧的有效热、ＣＯ／ＣＯ２比及残渣量进行了分析，试验结果表明：对比未阻燃织物，阻燃织物的热释放速率和燃烧的有效热大大降低，ＣＯ／ＣＯ２比及燃烧后的残渣量有很大提高。

木材的燃烧性能研究——锥形量热计法

采用锥形量热计(ConeCalorimeter)对多种木材在阻燃处理前后的燃烧性能进行测试,并分析木材在阻燃处理前后燃烧性能的变化规律。试验表明,经阻燃处理的材料其热释放速率显著降低,推迟了燃烧波峰出现的时间,因而可以安全应用于建筑室内。而普通的木材由于热释放速率大而具有很大的火灾危险性。研究还发现普通木材燃烧都会形成两个波峰。锥形量热计能精确测量材料的热释放速率、烟密度等数值,对于研究材料的燃烧性能和正确使用具有重大的现实意义。

一种精密恒温环境微量燃烧-溶解-反应多用量热计的设计及应用

将SRC-100型溶解-反应量热计改进成了一种精密恒温环境微量燃烧-溶解-反应多用量热计。采用电能法标定了量热计的能当量,其值为Ccalor=(987.63±0.61)J×K^(-1)。用该量热计分别测定了苯甲酸和丁二酸的标准质量燃烧热,分别为ΔcU~θ_(m,B)(cr,T=298.15 K)=-(26425.99±10.70)J?g^(-1)和Δ_cU~θ_(m,S)(cr,T=298.15 K)=-(12621.97±5.30)J?g^(-1)。测量的不确定度小于0.04%,精度高于0.05%。

低能β活度微量热计性能研究

研制了10μW级放射性活度微量热计绝对测量装置。进行了等温双杯量热计计体设计和最佳半导体热电偶数目的理论计算及热电偶噪声水平估算,编写了微量热计数据获取和数据处理软件,进行了电热校准实验。对该装置的校准结果表明,在输入15μW电功率条件下,校准不确定度在2%以内。

高精密自动绝热量热计的实验研究与分析

介绍了中国计量科学研究院改进后的自动绝热量热计的测量及控温系统，这次改进主要是更换了一个高精度电源，并增加了数字表HP3458A的积分时间，在实验数据处理上也做了一些改进。利用该测量系统，在90～290K的温度范围内，再次测量了美国国家标准技术研究院（MST）的标准样品α-Al2O3，对测量结果进行了分析对比。并对装置的测量不确定度进行了分析，所得比热值与NIST数据比较的相对均方根偏差为2．58×10^-3，测量的合成相对标准不确定度提高到9．62×10^-4。