【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多电发动机，尤其涉及一种用于测量金属材料导热系数的实验装置及实验方法。
技术介绍
1、航空电气化是发展绿色航空的重要举措,未来电气化的大型客机对电力推进系统功率等级需求越来越高。实现多电/全电飞机的关键在于将电机内嵌于航空发动机高压轴上，进而消除辅助齿轮箱，既能显著提升飞机性能，又能提供可观的经济效益。然而，发动机高压轴的高温环境和电机的高度集成化，对起动/发电机提出了严苛要求。在温度高达300℃的环境下，起动/发电机需具备优秀的耐热性和安全性，即同时具备高效率(90％以上)、轻量化、紧凑化和在高强度机械、热、电磁载荷及过载状态下的稳定运行能力。另外，由于起动/发电机与高压转子同轴转动，如波音737-800采用的cfm56-7b发动机高压转子转速为15183r/min。因此，电机还需具备在高速条件下的适用性和可靠性。当前电机技术难以满足上述极端条件下需求，必须研制耐高温、高速及高功率密度的高温高速电机。
2、研究学者在高温高速电机的设计阶段，通常采用motor-cad和ansys fluent等仿真软件进行电机热分析，在电机材料导热系数的设置上，通常直接采用软件自带的常温条件下的数值，比如motor-cad软件数据库中硅钢的导热系数被设定为30w/(m·℃)。然而，高温高速电机材料的导热系数随温度的变化特性尚不明晰，导热系数实际上是随温度变化的物性参数，其取值与物质的本征特性和热力状态(如温度和压力)密切相关。因此，正确认识高温高速电机金属材料的导热系数随温度的变化特性是对高温高速电机热分析的关键和基础
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种用于测量金属材料导热系数的实验装置及实验方法。
2、技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种用于测量金属材料导热系数的实验装置，包括管式炉、可调稳压电源、冷却器、数据采集仪器、电脑，所述可调稳压电源、冷却器、数据采集仪器均与管式炉连接，所述电脑与数据采集仪器连接，所述可调稳压电源用于为试样提供电流，所述冷却器用于冷却管式炉以及调节试样的温度梯度；所述数据采集仪器用于采集试样及环境温度数据，所述电脑用于收集并处理数据采集仪器采集的数据。
3、进一步的，所述冷却器安装于管式炉两端，冷却器外接水循环管路，所述水循环管路上串联设置有流量传感器、阀门、高压泵、蓄水箱，通过调节水循环管路的水流大小以调节试样的温度梯度。
4、进一步的，所述蓄水箱的出水口设置有过滤器。
5、进一步的，所述冷却器连接于管式炉两端，可调稳压电源的正负极与冷却器两端连接，管式炉、可调稳压电源由380v交流电源供电。
6、进一步的，所述可调稳压电源的其中一个电极与冷却器之间设有分流器，分流器采用0.0005ω标准合金电阻。
7、进一步的，所述可调稳压电源上还连接有电压调节器。
8、进一步的，所述数据采集仪器、电脑由220v交流电源供电。
9、本专利技术还提供所述用于测量金属材料导热系数的实验装置的实验方法，包括以下步骤：
10、步骤1、将试样放入管式炉内，并在试样与炉管的空隙内填充耐高温石棉；
11、步骤2、将数据采集仪器用于采集温度数据的热电偶分别放置于试样表面以及炉管内侧，设置数据采集仪器采样间隔时间及采样总时长；
12、步骤3、打开冷却器，设置管式炉的加热温度、升温时间及保温时间，随后打开管式炉开始加热；
13、步骤4、管式炉炉温稳定后，打开数据采集仪器，采集试样温度及管式炉环境温度，根据温度数据调节冷却器使试样通电时温度梯度为5-50℃；当试样温度稳定后，采集试样温度数据；
14、步骤5、打开可调稳压电源，调节电流大小，使试样温度与管式炉环境温度趋于一致，当试样温度稳定后，采集试样温度数据；
15、步骤6、交换可调稳压电源正负极，重复步骤5，采集另一组试样温度数据；
16、步骤7、断开可调稳压电源，再次采集试样温度数据；
17、步骤8、以相同温度梯度逐次升高管式炉的加热温度，并重复步骤3-步骤6，采集不同加热温度下的试样温度数据；
18、步骤9、测试结束后，关闭管式炉电源，待炉温冷却至室温后，断开热电偶，取出试样；
19、步骤10、电脑收集并处理温度数据，输出试样不同温度下的导热系数。
20、进一步的，步骤2中在试样表面的两端及中部、炉管内侧的两端及中部各布置一个热电偶。
21、进一步的，当采集到的温度变化在0.5℃范围内，判断炉温及试样温度达到稳定。
22、有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是提供了一种用于测量金属材料导热系数的实验装置及实验方法，测量准确性高，可用于研究高温条件下电机金属材料导热系数的变化规律，解决航空发动机电机的金属材料的导热系数随温度变化特性不明晰、设置不准确的问题，为航空发动机电机和绿色航空的发展奠定基础。
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1.一种用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，包括管式炉(19)、可调稳压电源(8)、冷却器(11)、数据采集仪器(3)、电脑(1)，所述可调稳压电源(8)、冷却器(11)、数据采集仪器(3)均与管式炉(19)连接，所述电脑(1)与数据采集仪器(3)连接，所述可调稳压电源(8)用于为试样提供电流，所述冷却器(11)用于冷却管式炉(19)以及调节试样的温度梯度；所述数据采集仪器(3)用于采集试样及环境温度数据，所述电脑(1)用于收集并处理数据采集仪器(3)采集的数据。
2.如权利要求1所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述冷却器(11)安装于管式炉(19)两端，冷却器(11)外接水循环管路(14)，所述水循环管路(14)上串联设置有流量传感器(13)、阀门(15)、高压泵(16)、蓄水箱(18)，通过调节水循环管路(14)的水流大小以调节试样的温度梯度。
3.如权利要求2所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述蓄水箱(18)的出水口设置有过滤器(17)。
4.如权利要求1所述的用于测量金属材料导热系
5.如权利要求4所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述可调稳压电源(8)的其中一个电极与冷却器(11)之间设有分流器(5)，分流器采用0.0005Ω标准合金电阻。
6.如权利要求4所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述可调稳压电源(8)上还连接有电压调节器(12)。
7.如权利要求1所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述数据采集仪器(3)、电脑(1)由220V交流电源(2)供电。
8.一种权利要求1-7任一项所述用于测量金属材料导热系数的实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的实验方法，其特征在于，步骤2中在试样表面的两端及中部、炉管内侧的两端及中部各布置一个热电偶。
10.如权利要求8所述的实验方法，其特征在于，当采集到的温度变化在0.5℃范围内，判断炉温及试样温度达到稳定。
...【技术特征摘要】
1.一种用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，包括管式炉(19)、可调稳压电源(8)、冷却器(11)、数据采集仪器(3)、电脑(1)，所述可调稳压电源(8)、冷却器(11)、数据采集仪器(3)均与管式炉(19)连接，所述电脑(1)与数据采集仪器(3)连接，所述可调稳压电源(8)用于为试样提供电流，所述冷却器(11)用于冷却管式炉(19)以及调节试样的温度梯度；所述数据采集仪器(3)用于采集试样及环境温度数据，所述电脑(1)用于收集并处理数据采集仪器(3)采集的数据。
2.如权利要求1所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述冷却器(11)安装于管式炉(19)两端，冷却器(11)外接水循环管路(14)，所述水循环管路(14)上串联设置有流量传感器(13)、阀门(15)、高压泵(16)、蓄水箱(18)，通过调节水循环管路(14)的水流大小以调节试样的温度梯度。
3.如权利要求2所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在于，所述蓄水箱(18)的出水口设置有过滤器(17)。
4.如权利要求1所述的用于测量金属材料导热系数的实验装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩枫，陈娇娜，毛军逵，陈宏华，徐伟建，江文涛，杨凌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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