一種瀝青混合料熱傳導試驗裝置制造方法
【專利摘要】一種瀝青混合料熱傳導試驗裝置，包括試驗箱、聚氨酯泡沫絕熱層、恒溫循環(huán)水箱、加熱板、溫度數(shù)據(jù)采集儀、電腦和智能恒溫循環(huán)器；試驗箱內(nèi)壁上鋪設聚氨酯泡沫絕熱層；試驗箱內(nèi)設置有兩個恒溫循環(huán)水箱，兩個恒溫循環(huán)水箱之間設置有與控溫器相連接的加熱板，加熱板和每個恒溫循環(huán)水箱之間設置有試驗試件，試驗試件上安裝有與連接溫度數(shù)據(jù)采集儀相連接的溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)采集儀與用于顯示數(shù)據(jù)的電腦相連接。本發(fā)明用聚氨酯絕熱泡沫對試件側(cè)向的熱量進行控制，減少側(cè)向熱量的散失，提高了測試的準確性；恒溫循環(huán)器使試件內(nèi)側(cè)的表面溫度均勻，達到均勻換熱的要求，使得試驗試件外側(cè)均勻恒溫，利于提高測試精確度；本發(fā)明模擬性強、易于操作，利用本試驗裝置能夠得到瀝青混合料的導熱系數(shù)。
【專利說明】一種浙青混合料熱傳導試驗裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浙青混合料的試驗設備,尤其涉及一種浙青混合料熱傳導的試驗
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，我國大多數(shù)高等級路面采用浙青路面結(jié)構(gòu)形式。浙青路面暴露在自然環(huán)境中，不僅承受著車輛荷載的反復作用，還經(jīng)受自然環(huán)境尤其是水溫狀況的影響。浙青路面對溫度十分敏感，高溫條件下會產(chǎn)生車轍、推移、擁抱、泛油等病害，低溫條件下會產(chǎn)生開裂，這些病害不僅降低了路面的服務水平，嚴重時還會威脅到行車安全。因此，開展浙青路面的溫度場及傳熱性能研究以減輕溫度對浙青路面的影響十分必要。浙青混合料的導熱系數(shù)是進行浙青路面結(jié)構(gòu)溫度場和傳熱性能分析必不可少的熱物性參數(shù)，選用合理的導熱系數(shù)測試方法至關(guān)重要。
[0003] 導熱系數(shù)隨材料的組成、結(jié)構(gòu)和溫度變化很大，確定材料的導熱系數(shù)可以采用理論和試驗研究兩種方法，一般而言，試驗測量更為準確。目前，土工材料導熱系數(shù)的試驗測定方法有穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩大類，非穩(wěn)態(tài)法的導熱微分方程比較復雜，邊界條件難以確定，且多用于研究高導熱系數(shù)材料，或在高溫條件下進行測量。穩(wěn)態(tài)法原理比較簡單，計算方便，較容易實現(xiàn)導熱系數(shù)的數(shù)字顯示。
[0004]傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)測試法如熱流計法、保護熱板法試件尺寸較小，往往適用于均質(zhì)各向同性的材料，且試驗測試精度難以保證。浙青混合料是一種多孔的顆粒性材料，試件尺寸過小則測試結(jié)果受集料傳熱性能的影響越大，因此，迫切需要提供一種適合顆粒性材料大體積試件的熱傳導試驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種精確度高、模擬性強、易于操作的浙青混合料熱傳導試驗裝置，該裝置能夠?qū)φ闱嗷旌狭系膶嵯禂?shù)進行測定。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:包括試驗箱、聚氨酯泡沫絕熱層、恒溫循環(huán)水箱、加熱板、控溫器、溫度數(shù)據(jù)采集儀、電腦和智能恒溫循環(huán)器，其中，試驗箱內(nèi)設置有兩個恒溫循環(huán)水箱，并且兩個恒溫循環(huán)水箱之間設置有與控溫器相連接的加熱板，加熱板和每個恒溫循環(huán)水箱之間設置有與恒溫循環(huán)水箱、加熱板相接觸的試驗試件，試驗試件上安裝有與連接溫度數(shù)據(jù)采集儀相連接的若干溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)采集儀與用于顯示數(shù)據(jù)的電腦相連接；其中，一個恒溫循環(huán)水箱與智能恒溫循環(huán)器的入口相連通，另一個恒溫循環(huán)水箱與智能恒溫循環(huán)器的出口相連通；兩個恒溫循環(huán)水箱和試驗箱的內(nèi)壁之間填充有聚氨酯泡沫絕熱層。
[0007]所述兩個恒溫循環(huán)水箱的頂部和底部與試驗箱內(nèi)壁之間鋪設石棉保溫層。
[0008]所述智能恒溫循環(huán)器采用型號為DTY-15A的恒溫循環(huán)器。
[0009]所述加熱板的發(fā)熱片為薄片狀，并且由硅橡膠制成。[0010]所述加熱板為溫控式加熱板。
[0011]每個試驗試件和加熱板之間設置用于將試驗試件和加熱板貼附在一起的導熱硅片。
[0012]所述溫度傳感器為貼片式溫度傳感器，型號為JCJ100TTP。
[0013]所述溫度數(shù)據(jù)采集儀采用型號為JCJ716B的數(shù)據(jù)采集器，并通過RS232或RS422/485通訊口，直接與電腦進行通訊。
[0014]所述試驗試件的表面開設有若干槽，每個槽內(nèi)安裝溫度傳感器；所述每個恒溫循環(huán)水箱與智能恒溫循環(huán)器通過絕熱水管相連通。
[0015]所述每個試驗表面安裝有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器、第六溫度傳感器、第七溫度傳感器、第八溫度傳感器，具體安裝位置為:試驗試件與加熱板接觸的一側(cè)為加熱側(cè)，與恒溫水箱接觸的一側(cè)為恒溫側(cè)，力口熱側(cè)的對角線交點處布設有第一溫度傳感器，在試驗試件的對角線上并且距離試驗試件邊界大于或等于試驗試件厚度的距離處布設第一溫度傳感器，再在第一溫度傳感器、第三溫度傳感器中間布設第二溫度傳感器；恒溫側(cè)的對角線交點處第四溫度傳感器，第五溫度傳感器、第七溫度傳感器、第六溫度傳感器、第八溫度傳感器在對角線上按照順時針順序依次布置，第五溫度傳感器、第七溫度傳感器呈對稱布置且距試驗試件邊緣的距離等于第二溫度傳感器距離試驗試件邊緣的距離，第六溫度傳感器、第八溫度傳感器呈對稱布置且距試驗試件邊緣距離大于或等于試驗試件的厚度。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過在兩個恒溫循環(huán)水箱之間設置加熱板，每個恒溫水箱和加熱板之間設置試驗試件，并用聚氨酯絕熱泡沫對試件側(cè)向的熱量進行控制，減少側(cè)向熱量的散失，提高了測試的準確性；試驗試件的一側(cè)為加熱板，另一側(cè)為恒溫循環(huán)器，恒溫循環(huán)器使熱量從試件內(nèi)側(cè)經(jīng)過試件傳導到另一側(cè)后，另一側(cè)的表面溫度比較均勻，達到均勻換熱的要求，使得試驗試件外側(cè)均勻恒溫利于提高測試精確度。另夕卜，本發(fā)明模擬性強、易于操作，利用本試驗裝置能夠得到浙青混合料的導熱系數(shù)。
[0017]進一步的，加熱板作為直接熱源，通過在加熱板和試驗試件之間加設導熱硅片，借助硅片的柔軟性將兩者緊密貼附，并將溫度傳感器安裝在試驗試件表面的開槽中，進一步降低了夾縫的存在，減少了熱量側(cè)面縫隙散失，提高了測試的精確度。在試驗試件加熱側(cè)和恒溫側(cè)的溫度傳感器的設置能夠提高溫度測量的準確性，進而提高熱傳導系數(shù)的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是試件加熱側(cè)和恒溫側(cè)溫度傳感器的布置示意圖；其中，圖2 Ca)為加熱側(cè)，圖2 (b)為恒溫側(cè)。
[0020]圖中，I為試驗箱，2為聚氨酯泡沫絕熱層，3為石棉保溫層，4為恒溫循環(huán)水箱，5為試驗試件,6-1為第一溫度傳感器,6-2為第二溫度傳感器,6-3為第三溫度傳感器,6-4為第四溫度傳感器，6-5為第五溫度傳感器，6-6為第六溫度傳感器，6-7為第七溫度傳感器，6-8為第八溫度傳感器，7為加熱板，8為控溫器，9為溫度數(shù)據(jù)采集儀，10為電腦，11為智能恒溫循環(huán)器。【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步闡述本發(fā)明，應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，包括試驗箱1、聚氨酯泡沫絕熱層2、石棉保溫層3、恒溫循環(huán)水箱4、加熱板7、控溫器8、溫度數(shù)據(jù)采集儀9、電腦10、智能恒溫循環(huán)器11，其中，試驗箱I內(nèi)壁上鋪設絕熱材料形成聚氨酯泡沫絕熱層2，聚氨酯泡沫絕熱層2上鋪設石棉保溫層3 ;試驗箱I內(nèi)設置有兩個恒溫循環(huán)水箱4，并且兩個恒溫循環(huán)水箱4之間設置有與控溫器8相連接的加熱板7，加熱板7和每個恒溫循環(huán)水箱4之間設置有試驗試件5，試驗試件5的上開設有若干槽，每個槽內(nèi)安裝有與連接溫度數(shù)據(jù)采集儀9相連接的若干溫度傳感器，進一步降低了夾縫的存在。
[0023]兩個試驗試件為完全相同的試件，每個試驗試件5和溫控式加熱板7之間設置有導熱硅片，借助導熱硅片的柔軟性將兩者緊密貼附。溫控式加熱板7連接加熱板的控溫器8，溫度傳感器連接溫度數(shù)據(jù)采集儀9，溫度數(shù)據(jù)采集儀9采用型號為JCJ716B的數(shù)據(jù)采集器，并通過RS232或RS422/485通訊口，直接與電腦10進行通訊，電腦10內(nèi)安裝有用于采集溫度的軟件。本發(fā)明中兩個恒溫循環(huán)水箱4，其中一個與智能恒溫循環(huán)器11的入口通過絕熱水管相連通，另一個與智能恒溫循環(huán)器11的出口通過絕熱水管相連通。加熱板7為溫控式加熱板，其發(fā)熱片為薄片狀，并且由硅橡膠制成，具有很好的柔軟性，可與被加熱物體完全緊密接觸；控溫器8為加熱板控溫器；溫度傳感器為貼片式溫度傳感器。
[0024]參見圖2 Ca)和圖2 (b)，溫度采集儀上的溫度傳感器在試驗試件上的布設位置。
[0025]溫度傳感器的布置以正確反映試件兩側(cè)的溫度為目標，與加熱板相接觸的一側(cè)為加熱側(cè)，與恒溫水箱接觸的一側(cè)為恒溫側(cè)，溫度傳感器分別布設在試驗試件的加熱側(cè)與恒溫側(cè)；加熱側(cè)和恒溫側(cè)都為正方形。試驗試件加熱側(cè)緊貼柔性加熱板，考慮到加熱的影響因素及邊界效應，并結(jié)合試驗試件表面的對稱性，在加熱側(cè)對角線交點處布設第三溫度傳感器6-3，在試驗試件的對角線上并且距離試驗試件邊界不小于試驗試件厚度的距離處(本試驗取距離邊界為50mm)布設第一溫度傳感器6-1，再在第一溫度傳感器6_1、第三溫度傳感器6-3中間布設第二溫度傳感器6-2，這樣測出的表面溫度取平均值基本上可以代表試驗試件表面溫度。
[0026]熱量從試件加熱側(cè)傳導到試件恒溫側(cè)，由于試驗試件材料的復雜性及邊界散熱等因素導致的恒溫側(cè)表面各處溫度之間有可能存在差異，因此為提高恒溫側(cè)溫度測量的準確性，同時考慮溫度采集儀的通道數(shù)量為16個，在試驗試件恒溫側(cè)布置五只溫度傳感器。試驗試件恒溫側(cè)溫度傳感器的布置同樣依據(jù)對稱性原則，在試驗試件中心對角線交點處布設第四溫度傳感器6-4，其他溫度傳感器按照順時針順序依次布置，第五溫度傳感器6-5、第七溫度傳感器6-7呈對稱布置距試驗試件邊緣距離等于第二溫度傳感器距試驗試件邊緣的距離(本試驗中距離邊界為100mm)，第六溫度傳感器6-6、第八溫度傳感器6_8呈對稱布置，距試驗試件邊緣不小于試驗試件的厚度(本試驗中距離邊界為100mm)，這樣通過五只傳感器的溫度測量，可以有效代表試驗試件恒溫側(cè)表面溫度。
[0027]以下為本發(fā)明中各部件的詳細說明。
[0028]I)智能恒溫循環(huán)器技術(shù)要求:
[0029]智能恒溫循環(huán)器主要特點為:采用風冷式全封閉壓縮機組，進口制冷機，制冷量大；可在工作槽內(nèi)進行低溫試驗或?qū)⒉蹆?nèi)冷液外引，對冷卻機外實驗容器進行溫度控制；根據(jù)大空間制冷原理，采用全新改進蒸發(fā)器，降溫更迅速、溫度更均勻；溫度、時間數(shù)顯；功能鍵均采用觸摸軟鍵；全新設計的專業(yè)電路，PID輸出，控溫更精確；內(nèi)膽、臺面均為全不銹鋼，清潔衛(wèi)生，美觀耐腐蝕；自帶超溫、差溫報警功能。技術(shù)參數(shù)見下表1。
[0030]表1智能恒溫循環(huán)器的技術(shù)參數(shù)
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，包括試驗箱(I)、聚氨酯泡沫絕熱層(2 )、恒溫循環(huán)水箱(4 )、加熱板(7 )、控溫器(8 )、溫度數(shù)據(jù)采集儀(9 )、電腦(IO )和智能恒溫循環(huán)器(11)，其中，試驗箱(I)內(nèi)設置有兩個恒溫循環(huán)水箱(4 )，并且兩個恒溫循環(huán)水箱(4 )之間設置有與控溫器(8)相連接的加熱板(7)，加熱板(7)和每個恒溫循環(huán)水箱(4)之間設置有與恒溫循環(huán)水箱(4)、加熱板(7)相接觸的試驗試件(5)，試驗試件(5)上安裝有與連接溫度數(shù)據(jù)采集儀(9)相連接的若干溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)采集儀(9)與用于顯示數(shù)據(jù)的電腦(10)相連接；其中，一個恒溫循環(huán)水箱與智能恒溫循環(huán)器(11)的入口相連通，另一個恒溫循環(huán)水箱與智能恒溫循環(huán)器(11)的出口相連通；兩個恒溫循環(huán)水箱(4)和試驗箱(I)的內(nèi)壁之間填充有聚氨酯泡沫絕熱層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述兩個恒溫循環(huán)水箱(4)的頂部和底部與試驗箱(I)內(nèi)壁之間鋪設石棉保溫層(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述智能恒溫循環(huán)器(11)采用型號為DTY-15A的恒溫循環(huán)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述加熱板(7)的發(fā)熱片為薄片狀，并且由硅橡膠制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述加熱板(7)為溫控式加熱板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，每個試驗試件(5)和加熱板(7)之間設置用于將試驗試件(5)和加熱板(7)貼附在一起的導熱娃片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述溫度傳感器為貼片式溫度傳感器，型號為JCJ100TTP。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述溫度數(shù)據(jù)采集儀(9)采用型號為JCJ716B的數(shù)據(jù)采集器，并通過RS232或RS422/485通訊口，直接與電腦(10)進行通訊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述試驗試件(5)的表面開設有若干槽，每個槽內(nèi)安裝溫度傳感器；所述每個恒溫循環(huán)水箱(4)與智能恒溫循環(huán)器(11)通過絕熱水管相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浙青混合料熱傳導試驗裝置，其特征在于，所述每個試驗表面安裝有第一溫度傳感器(6-1)、第二溫度傳感器(6-2)、第三溫度傳感器(6-3)、第四溫度傳感器(6-4)、第五溫度傳感器(6-5)、第六溫度傳感器(6-6)、第七溫度傳感器(6-7)、第八溫度傳感器(6-8)，具體安裝位置為:試驗試件與加熱板接觸的一側(cè)為加熱側(cè)，與恒溫水箱接觸的一側(cè)為恒溫側(cè)，加熱側(cè)的對角線交點處布設有第一溫度傳感器(6-3)，在試驗試件的對角線上并且距離試驗試件邊界大于或等于試驗試件厚度的距離處布設第一溫度傳感器(6-1)，再在第一溫度傳感器(6-1)、第三溫度傳感器(6-3)中間布設第二溫度傳感器(6-2);恒溫側(cè)的對角線交點處第四溫度傳感器(6-4)，第五溫度傳感器(6-5)、第七溫度傳感器(6-7)、第六溫度傳感器(6-6)、第八溫度傳感器(6-8)在對角線上按照順時針順序依次布置，第五溫度傳感器(6-5)、第七溫度傳感器(6-7)呈對稱布置且距試驗試件邊緣的距離等于第二溫度傳感器(6-2)距試驗試件邊緣的距離，第六溫度傳感器(6-6)、第八溫度傳感器(6-8)呈對稱布置且距試驗試件邊緣距離大于或等于試驗試件的厚度。
【文檔編號】G01N25/20GK103884736SQ201410092385
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】延西利, 張世平, 鄭濤, 肖鋒, 徐達, 白偉, 田輝黎 申請人:長安大學