本文件规定了用于测量浸入静止环境或高速流体流中的物体所承受极高热流密度的试验方法。该方法旨在在多次暴露期间保持测量装置的结构完整性,适用于热流密度高达2.848201×10? MW/m?的测量场景。
本文件阐述了零位量热计在高热流测量应用中的误差来源,重点分析了铜层厚度对仪器时间响应及测量准确性的影响。文件指出,所有零位量热计在使用前必须通过实验验证其时间响应特性并完成校准。鉴于此类传感器的制造工艺复杂且多为专有技术,商业来源有限,建议用户在采购时要求供应商提供瞬态实验时间响应及校准数据,以确保测量结果的准确性。
此外,本文件说明了零位量热计的结果解释原则,其通常遵循半无限固体原理,与其他类型热流传感器(如同轴表面热电偶和铂薄膜传感器)在定性结果上保持一致。文件还指出,表面化学反应、局部流场与能量场梯度、热辐射以及模型相对于流场矢量的对准情况,均会对测量结果产生类似影响,且信号调理与数据处理过程亦会显著影响最终结果的解读。
| 术语 | 描述 |
|---|---|
| 零点腔半径 Radius of null-point cavity | 符号 a,表示零点腔的半径,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 零点腔深度 Distance from front surface of null-point calorimeter to the null-point cavity | 符号 b,表示从零点量热器前表面到零点腔的距离,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 比热容 Specific heat capacity | 符号 Cp,表示单位质量物质升高单位温度所需的热量,单位为 J/kg–K 或 Btu/lb-°F。 |
| 零点腔直径 Diameter of null-point cavity | 符号 d,表示零点腔的直径,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 热导率 Thermal conductivity | 符号 k,表示材料传导热量的能力,单位为 W/m–K 或 Btu/in.-sec-°F。 |
| 零点量热器长度 Length of null-point calorimeter | 符号 L,表示零点量热器的长度,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 热通量或热传递速率 Calculated or measured heat flux or heat-transfer-rate | 符号 q,表示计算或测量的热通量或热传递速率,单位为 W/m^2 或 Btu/ft^2-sec。 |
| 恒定热通量 Constant heat flux or heat-transfer-rate | 符号 q0,表示恒定的热通量或热传递速率,单位为 W/m^2 或 Btu/ft^2-sec。 |
| 径向距离 Radial distance from axial centerline | 符号 R 或 r,表示从轴向中心线的径向距离,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 温度 Temperature | 符号 T,表示温度,单位为开尔文 (K) 或华氏度 (°F)。 |
| 零点轴向中心线温度 Temperature on axial centerline of null point | 符号 Tb,表示零点轴向中心线上的温度,单位为开尔文 (K) 或华氏度 (°F)。 |
| 量热器表面温度 Temperature on surface of null-point calorimeter | 符号 Ts,表示零点量热器表面的温度,单位为开尔文 (K) 或华氏度 (°F)。 |
| 时间 Time | 符号 t,表示时间,单位为秒 (sec)。 |
| 轴向距离 Distance in axial direction | 符号 Z,表示 TRAX 分析模型中的轴向距离,单位为米 (m) 或英寸 (in.)。 |
| 热扩散率 Thermal diffusivity | 符号 α,表示材料热扩散的能力,单位为 m^2/sec 或 in.^2/sec。 |
| 密度 Density | 符号 ρ,表示单位体积的质量,单位为 kg/m^3 或 lb/in.^3。 |
| Gardon 规 商业标准 | 用于校准的参考热通量规,其校准可追溯至黑体炉源。 |
| 氙弧灯 1.6 kW,配备快速响应快门装置 | 用于实验室校准零点量热器时间响应的热源,提供高能量密度的恒定热通量。 |
| 热电偶 0.508 mm (0.020 in.) 直径不锈钢护套,ANSI 类型 K (Chromel-Alumel),热电偶丝直径 0.102 mm (0.004 in.) | 安装在零点量热器腔体底部,用于测量瞬态温度变化的传感器元件。 |
| 零点量热器 外径 2.36 mm (0.093 in.),长度 10.2 mm (0.40 in.),材质为无氧高导电铜 (OFHC copper) | 用于测量高能环境中热传递速率的传感器,由铜制空心厚壁圆柱体构成,底部中心线装有细丝热电偶,前端和后端带有法兰以形成绝热气隙。 |
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