一種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)方法和裝置，通過本裝置可以 測量金屬板表面(豎面和平面）在介質(zhì)（空氣和油）中的散熱能力，屬于材料熱測量技術(shù)應(yīng)用 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在變壓器的結(jié)構(gòu)件中，主要為金屬材料，包括導(dǎo)磁鋼板、低磁鋼板、銅板、鋁板等。 運(yùn)行狀態(tài)的變壓器外表面接觸的是空氣，內(nèi)側(cè)流動的為變壓器油。金屬板除了本身的傳導(dǎo) 作用，主要對變壓器油和空氣產(chǎn)生散熱。散熱能力的大小直接影響變壓器構(gòu)件是否產(chǎn)生過 熱。為了更直觀、有效地了解變壓器的散熱情況，進(jìn)行有效的熱場仿真必不可少。在熱場仿 真中，介質(zhì)的流動性對散熱的影響不設(shè)定獨(dú)立的控制參數(shù)，將其歸結(jié)為金屬表面的綜合散 熱能力的一部分，綜合的表面散熱系數(shù)是熱場仿真的主要參數(shù)。所以掌握金屬板對介質(zhì)的 表面散熱能力，數(shù)據(jù)化金屬板對介質(zhì)的表面散熱系數(shù)，在仿真計(jì)算中模擬變壓器的散熱情 況，求取變壓器主體和介質(zhì)的溫度，掌握變壓器運(yùn)行的溫度效應(yīng)成為變壓器產(chǎn)品的發(fā)展需 求。【背景技術(shù)】沒有金屬板表面散熱系數(shù)的測量，這樣的熱場仿真，很難完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是提供一種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)方法和裝置，得到仿真 需要的散熱系數(shù)這一數(shù)據(jù)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)裝置，包含程控電源、功率分析儀、金屬板、電 熱管、溫度巡檢儀和絕緣油箱，金屬板為方形板，金屬板內(nèi)部設(shè)有平行布置的多個(gè)圓孔，圓 孔的一端封閉，另一端開口，開口位于金屬板厚度方向的側(cè)面上，多個(gè)圓孔的開口在金屬板 側(cè)面沿長度方向排列，多個(gè)圓孔均勻分布在金屬板表面的內(nèi)部；每個(gè)圓孔內(nèi)均設(shè)有阻值相 同的電熱管，所有的電熱管并聯(lián)后連接功率分析儀和程控電源；金屬板的表面上焊接多個(gè) 熱電偶，熱電偶的輸出端連接溫度巡檢儀；通過程控電源給電熱管輸入恒定的功率加熱金 屬板，用功率分析儀計(jì)量恒定的功率；通過金屬板表面進(jìn)行散熱，得到金屬板表面溫升，溫 度由溫度巡檢儀經(jīng)熱電偶測得。
[0005] 所述金屬板為正方形，具有六個(gè)表面，分別是上面、下面、左面、右面、前面和后面， 上面和下面的面積相等，左面、右面、前面和后面的面積相等，上面和下面的面積較大，左 面、右面、前面和后面的面積較?。欢鄠€(gè)圓孔的開口位于右面上。
[0006] 所述金屬板，可以是導(dǎo)磁鋼板、低磁鋼板、銅板、鋁板等，對其型號沒有要求。金屬 板放置的環(huán)境介質(zhì)可以是空氣，也可以是變壓器油，能夠滿足變壓器產(chǎn)品應(yīng)用介質(zhì)的需求； 如果環(huán)境介質(zhì)是變壓器油，還設(shè)有絕緣油箱，內(nèi)置變壓器油，金屬板放置在絕緣油箱內(nèi)。
[0007] 所述電熱管出口與圓孔的開口之間通過用耐熱、耐油膠進(jìn)行密封，降低熱量的散 失。
[0008] 所述金屬板為lOOmmX 100mm的正方形，厚度為10mm，沿其中一個(gè)厚度方向的側(cè)面 進(jìn)行打孔，直徑7mm、深度95mm，數(shù)量為十個(gè)，均勻分布。
[0009] -種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)方法，包含如下工藝步驟： ① 金屬板為方形板，長度與寬度相等，沿其中一個(gè)厚度方向的豎面進(jìn)行打圓孔，圓孔深 度小于金屬板的寬度，圓孔的開口位于金屬板厚度方向的側(cè)面上，多個(gè)圓孔的開口在金屬 板側(cè)面沿長度方向排列，多個(gè)圓孔均勻分布在金屬板內(nèi)部；所述金屬板為正方形，具有六個(gè) 表面，分別是上面、下面、左面、右面、前面和后面，上面和下面的面積相等，左面、右面、前面 和后面的面積相等，上面和下面的面積較大，左面、右面、前面和后面的面積較小；多個(gè)圓孔 的開口位于右面上； ② 每個(gè)圓孔內(nèi)均插入阻值相同的電熱管，電熱管的長度小于圓孔的深度，電熱管均勻 分布在圓孔的中間部位，電熱管出口位置進(jìn)行密封； ③ 所有的電熱管并聯(lián)后連接功率分析儀和程控電源； ④ 金屬板的上面和下面上焊接多個(gè)熱電偶，用于測量金屬板表面的溫度，熱電偶的輸 出端連接溫度巡檢儀； ⑤ 通過程控電源給電熱管施加恒定功率，金屬板發(fā)熱，通過表面散熱；利用溫度巡檢儀 記錄各個(gè)熱電偶的溫度，直至金屬板表面溫度與環(huán)境溫度的差(溫升）達(dá)到穩(wěn)定；以此溫升 和金屬板表面積、輸入功率值為基礎(chǔ)，計(jì)算出金屬板表面散熱系數(shù)； ⑥ 金屬板放置在介質(zhì)中，平放和豎放，其表面的散熱系數(shù)不同，需要分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測 量；同時(shí)，由于金屬板是立體結(jié)構(gòu)，金屬板的各面在測試中有同時(shí)存在散熱的因素； ⑦ 計(jì)算方法：金屬板表面散熱系數(shù)分為上表面(上面）散熱系數(shù)hs、下表面(下面）散熱 系數(shù)hx、豎面(左面、右面、前面和后面）散熱系數(shù)h7;已知條件：輸入功率P，上表面(上面） 溫升Ks，下表面(下面）溫升Kx，豎面(左面、右面、前面和后面）溫升K7，上表面(上面）面積 Ss，下表面(下面）面積，豎面(左面、右面、前面和后面）面積S7，且Ss=ST;P= h sXSsXKs+ h^XS^XK/ h7XS7XK7； 上面和下面為較大平面，是主要的散熱面；將金屬板豎起測試時(shí)，存在兩個(gè)較小平面 (后面和前面）散熱，計(jì)算豎面散熱系數(shù)時(shí)忽略較小平面的效果； 將金屬板平放的測試中，存在四個(gè)較小平面(左面、右面、前面和后面）散熱，由于較小 平面比例偏高，以同功率條件得到的豎面散熱系數(shù)A帶入上表面散熱系數(shù)和下表面散熱系 數(shù)計(jì)算公式，按上表面和下表面散熱能力相同進(jìn)行求解。
[0010] 為了保證電熱管發(fā)熱、散熱均勻，需要將電熱管沿長度水平放置；散熱介質(zhì)為變壓 器油時(shí)，將變壓器油和金屬板置于絕緣油箱中。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：可以測量不同型號、厚度超過電熱管直徑的所有應(yīng)用中涉 及的金屬板，可以測量平面和豎面兩種條件的金屬板表面散熱系數(shù)，實(shí)驗(yàn)裝置制作簡單，實(shí) 驗(yàn)操作簡便易行。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明金屬板平放示意圖； 圖3是本發(fā)明金屬板豎放示意圖； 圖4是本發(fā)明金屬板插入電熱管、表面焊接熱電偶的布置照片； 圖中：程控電源1、功率分析儀2、金屬板3、電熱管4、溫度巡檢儀5、絕緣油箱6、上面 11、下面12、右面13、左面14、后面15、前面16。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖，通過實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]一種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)裝置，包含程控電源1、功率分析儀2、金 屬板3、電熱管4、溫度巡檢儀5和絕緣油箱6,金屬板3為方形板，金屬板內(nèi)部設(shè)有平行布置 的多個(gè)圓孔，圓孔的一端封閉，另一端開口，開口位于金屬板厚度方向的側(cè)面上，多個(gè)圓孔 的開口在金屬板側(cè)面沿長度方向排列，多個(gè)圓孔均勻分布在金屬板表面的內(nèi)部；每個(gè)圓孔 內(nèi)均設(shè)有阻值相同的電熱管4,所有的電熱管并聯(lián)后連接功率分析儀2和程控電源1 ;金屬 板的表面上焊接多個(gè)熱電偶，熱電偶的輸出端連接溫度巡檢儀5 ;通過程控電源1給電熱管 4輸入恒定的功率加熱金屬板3,用功率分析儀2計(jì)量恒定的功率；通過金屬板3表面進(jìn)行 散熱，得到金屬板表面溫升，溫度由溫度巡檢儀5經(jīng)熱電偶測得。
[0015] 所述金屬板為正方形，具有六個(gè)表面，分別是上面11、下面12、左面14、右面13、前 面16和后面15,上面11和下面12的面積相等，左面14、右面13、前面16和后面15的面積 相等，上面11和下面12的面積較大，左面14、右面13、前面16和后面15的面積較??；多個(gè) 圓孔的開口位于右面13上。
[0016] 所述金屬板，是導(dǎo)磁鋼板、低磁鋼板、銅板、錯(cuò)板之一，金屬板放置的環(huán)境介質(zhì)可以 是空氣，也可以是變壓器油，能夠滿足變壓器產(chǎn)品應(yīng)用介質(zhì)的需求；如果環(huán)境介質(zhì)是變壓器 油，還設(shè)有絕緣油箱，內(nèi)置變壓器油，金屬板放置在絕緣油箱內(nèi)。
[0017]所述電熱管出口與圓孔的開口之間通過用耐熱、耐油膠進(jìn)行密封，降低熱量的散 失。
[0018] 所述金屬板為l〇〇_X100mm的正方形，厚度為1〇_，沿其中一個(gè)厚度方向的側(cè)面 進(jìn)行打孔，直徑7mm、深度95mm，數(shù)量為十個(gè)，均勻分布。
[0019]-種測量金屬板表面對介質(zhì)的散熱系數(shù)方法，包含如下工藝步驟： ① 金屬板3為方形板，長度與寬度相等，沿其中一個(gè)厚度方向的豎面進(jìn)行打圓孔，圓孔 深度小于金屬板的寬度，圓孔的開口位于金屬板厚度方向的側(cè)面上，多個(gè)圓孔的開口在金 屬板側(cè)面沿長度方向排列，多個(gè)圓孔均勻分布在金屬板內(nèi)部；所述金屬板為正方形，具有六 個(gè)表面，分別是上面11、下面12、左面14、右面13、前面16和后面15,上面11和下面12的 面積相等，左面14、右面13、前面16和后面15的面積相等，上面11和下面12的面積較大， 左面14、右面13、前面16和后面15的面積較