Способ контроля качества тепловой трубы

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой. Предлагаемый способ позволяет исключить фоновое излучение и переотражение от поверхности тепловой трубы подводимого для ее нагрева инфракрасного излучения при использовании бесконтактных методов импульсного подвода тепла и измерения температур. На поверхности тепловой трубы пространственно разделяют зону локализации импульсного источника теплового потока и зону измерения температур поверхности тепловой трубы. При этом измерение температур поверхности тепловой трубы осуществляется по регистрируемому в инфракрасном диапазоне длин волн яркостному контрасту контролируемой поверхности, а импульсный подвод тепла к середине поверхности тепловой трубы осуществляется радиационным методом со стороны, противоположной стороне измерения температуры. Техническим результатом изобретения является повышение информативности и достоверности контроля качества тепловой трубы. 2 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой.

Известен способ контроля качества симметричной тепловой трубы на нестационарном режиме, в котором импульсный подвод тепла осуществляют к середине тепловой трубы и определяют расстояние до зон с одинаковой температурой, а о качестве тепловой трубы судят по соотношению этих расстояний, при этом зону дефекта определяют как расстояние от точки с одинаковой температурой, наиболее близкой к зоне теплоподвода до ближайшего к ней конца тепловой трубы. (Патент РФ №2059960, Кл. F28D 15/02, опубл. 1996) [1].

Недостатком данного способа является низкая информативность и достоверность контроля, обусловленная невозможностью получения в реальном масштабе времени изображения температурного поля контролируемой области тепловой трубы, а также погрешностью измерения температуры, вызванной сложностью обеспечения надежного контакта датчика температуры и нагревателя с поверхностью корпуса тепловой трубы и наличия неконтролируемых тепловых потоков.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип способ контроля качества тепловой трубы путем импульсного подвода тепла к середине тепловой трубы со стороны измерения температуры, которую измеряют по разные стороны контрастной метки. При этом используют бесконтактные оптические методы подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, а также цифровые методы обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, а о качестве тепловой трубы судят по величине асимметрии изотермической поверхности относительно зоны подвода тепла, а зону дефекта определяют по искажению формы изотермических линий (Патент №2456524, МПК F28D 15/02, 20.07.2012 Бюл. №20.) [2].

Недостатком данного способа является сильная зависимость качества регистрируемого яркостного контраста теплового поля от фонового излучения, попадающего во входной объектив тепловизора за счет процессов переотражения от поверхности тепловой трубы инфракрасного излучения, подводимого для ее нагрева.

Технической проблемой предлагаемого способа является исключение фонового излучения и переотражения от поверхности тепловой трубы инфракрасного излучения, подводимого для ее нагрева при использовании бесконтактных методов импульсного подвода тепла и измерения температур.

Технический результат заключается в повышении информативности и достоверности контроля и достигается за счет того, что на поверхности тепловой трубы пространственно разделяют зону локализации импульсного источника теплового потока и зону измерения температур поверхности тепловой трубы. При этом, измерение температур поверхности тепловой трубы осуществляется по регистрируемому в инфракрасном диапазоне длин волн яркостному контрасту контролируемой поверхности, а импульсный подвод тепла к середине поверхности тепловой трубы осуществляется радиационным методом со стороны противоположной стороне измерения температуры. Так же, как и в прототипе, осуществляют обработку зарегистрированного тепловизионного изображения контролируемой поверхности, где по характеру искажения линий изотерм выявляются дефектные области, а по степени асимметрии изотермических поверхностей теплового поля контролируемой поверхности относительно зоны подвода тепла судят о качестве тепловой трубы. При пространственном разделении зоны локализации импульсного источника теплового потока и зоны измерения температур поверхности, конструкция тепловой трубы в рамках габаритных размеров по отношению к источнику инфракрасного излучения выполняет роль теплового экрана (см. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш. Шк., 1984, - С. 91-99). Поэтому контролируемая поверхность тепловой трубы является теневой и позволяет при локальном нагреве формировать тепловые контрасты с более высокими значениями (см. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: Пер. с франц. М.: Мир, 1988. 416 с.), что способствует улучшению качества регистрируемого яркостного контраста теплового поля.

Для облегчения юстировки источника и тепловизора, а так же для повышения точности последующего расчета коэффициента асимметрии, в середине тепловой трубы, на стороне противоположной зоне локализации импульсного источника теплового потока одним из известных методов создают контрастную метку.

Технический результат достигается за счет того, что способ контроля качества тепловой трубы, включает бесконтактные оптические методы подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, формирование контрастной метки в центре тепловой трубы, а также цифровые методы обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, измерение коэффициента ассиметрии изотермической поверхности, причем к одной стороне тепловой трубы производится подвод тепла, а формирование контрастной метки и измерение температуры осуществляется на стороне противоположной стороне подвода тепла.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа.

На фиг. 2 представлено тепловизионное изображение зоны поверхности измерения температуры нагруженной тепловой трубы с симметричной структурой.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения: 1 - ИК импульсный источник света; 2 - импульсный источник теплового потока; 3 - тепловая труба; 4 - зона поверхности подвода тепла; 5 - зона поверхности измерения температуры; 6 - контрастная метка; 7 - входной объектив; 8 - тепловизор; 9 - канал связи; 10 - персональный компьютер с программным обеспечением, 11 - морфология температурного поля.

Способ осуществляется следующим образом. От инфракрасного источника света 1 на время 30-120 с. подают калиброванный тепловой импульс в виде лучистого теплового потока, который за счет явления оптического поглощения создает на поверхности зоны подвода тепла 4 тепловой трубы 3 импульсный источник теплового потока 2 заданной формы. Тепловой поток от источника 2 по всем направлениям посредством теплопередачи кондукцией в материале корпуса тепловой трубы вызывает нагрев, испарение и перенос теплоносителя в паровом канале тепловой трубы (см. Дульнев Т.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш. Шк., 1984, - С. 146-150; Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. - М.: Энергия. 1979. 272 с.). За счет известных процессов конденсации пара теплоносителя, сопровождающихся выделением тепла происходит нагрев корпуса тепловой трубы 3, в том числе, и в зоне поверхности измерения температуры 5, где формируется морфология температурного поля, отражающая состояние качества тепловой трубы (см.: Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. - М.: Энергия. 1979. 272 с.; Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.Л., Ягодкин И.В. Технологические основы тепловых труб. - М.: Атомиздат. 1980. 148 с.). В середине поверхности зоны измерения температуры 5 тепловой трубы 3 создают контрастную метку в форме визирной линии 6, ось которой совпадает с осью симметрии импульсного источника теплового потока 2, находящегося на противоположной стороне тепловой трубы 3. Проведенные авторами заявки оригинальные, целенаправленные исследования в рамках натурных экспериментов с визуализацией морфологии температурного поля в нагруженных симметричных тепловых трубах позволили установить, что в зоне поверхности измерения температуры 5 происходит синхронное распространение в противоположных направлениях тепловой трубы от импульсного источника теплового потока 2 одинаковых тепловых потоков, обеспечивающих формирование тепловых контрастов, несущих информацию о морфологических изменениях температурных полей, подлежащих технической регистрации. Формирование одним из известных методов контрастной метки 6, за счет операции юстировки измерительной системы с помощью входного объектива 7 позволяет уменьшить методическую погрешность измерений температуры и повысить точности расчета коэффициента асимметрии (см. Булашев С.В. Статистика для трейдеров - М.: Компания Спутник+, 2003. - 245 с.). Одновременно с подачей теплового импульса с помощью тепловизора 8, канала связи 9 и персонального компьютера 10 осуществляют регистрацию и запоминание изображения яркостного контраста поверхности 5 тепловой трубы 3, например, "в режиме стоп кадра" или "мультипликации". С помощью персонального компьютера 10 и программного обеспечения, реализующего известные алгоритмы цифровой обработки (см. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В.А. Сойфера. - М.: Физматлит, 2001. С. 192-201; С. 251-271; С. 601-624.), на сохраненных изображениях яркостного контраста поверхности 5 тепловой трубы 3 выделяют изотермические линии (изотермы) и рассчитывают коэффициент асимметрии изотермической поверхности относительно контрастной метки 6. Для качественной тепловой трубы изотермы будут располагаться симметрично относительно контрастной метки 6 и коэффициент асимметрии будет равен нулю. На некачественной тепловой трубе зону локализации дефекта, который может являться, в том числе, как источником, так и стоком тепловой энергии, определяют на обработанных изображениях визуально по искажениям линии изотермы 11.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет за счет пространственного разделения зоны локального импульсного нагрева тепловой трубы и зоны измерения температуры ее поверхности исключить фоновое излучение и переотражение от поверхности тепловой трубы, что повышает информативность и достоверность контроля качества тепловых труб. Технический результат достигнут.

Способ контроля качества тепловой трубы, включающий бесконтактные оптические методы подвода тепла и измерения температуры на длинах волн инфракрасного диапазона, формирование контрастной метки в центре тепловой трубы, а также цифровые методы обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля, измерение коэффициента асимметрии изотермической поверхности, отличающийся тем, что к одной стороне тепловой трубы производится подвод тепла, а формирование контрастной метки и измерение температуры осуществляется на стороне, противоположной стороне подвода тепла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля и испытаний для испытания систем, содержащих опасные цепи электровоспламенительных устройств (ЭВУ), на стойкость к воздействию как импульсных, так и постоянных внешних электромагнитных полей (ЭМП) и разрядов молнии.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой. Предложен способ контроля качества тепловой трубы путем использования бесконтактных оптических методов подвода тепла и измерения температуры, а также цифровых методов обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля.

Изобретение относится к области контактных измерений параметров высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний.

Изобретение относится к крышке корпуса для размещения участка приема дистанционного управления внутреннего блока установки кондиционирования воздуха. Внутренний блок включает в себя: кожух и участок корпуса, предусмотренный на нижней части кожуха, при этом участок корпуса включает в себя: участок приема дистанционного управления, приема инфракрасного сигнала с пульта дистанционного управления и датчик определения температуры, выполненный с возможностью бесконтактного определения температуры поверхности объекта в помещении, при этом крышка корпуса предусмотрена на указанном участке корпуса, выступает вниз от нижней части корпуса и содержит: светопропускающую поверхность, наклоненную диагонально вниз от передней части, и отверстие для датчика, образованное за светопропускающей поверхностью, при этом светопропускающая поверхность образована перед участком приема дистанционного управления с расположением противоположно и параллельно участку приема дистанционного управления, при этом отверстие для датчика образовано так, что датчик определения температуры выступает из отверстия.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для идентификации близких к поверхности дефектов в контролируемом объекте.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для управления одним или несколькими осветительными устройствами. Заявлен контроллер, содержащий: выход для управления одним или несколькими наружными осветительными устройствами для освещения наружной окружающей среды; вход для приема температурной информации от температурного датчика, содержащего множество измеряющих температуру элементов; и модуль управления.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры ванны металла. Заявлено устройство для измерения температуры ванны расплавленного металла, содержащее гильзу и оптическую головку, способ соединения вместе или разъединения гильзы и оптической головки, а также гильза и способ измерения температуры ванны расплавленного металла.

Изобретение относится к термометрии, в частности к датчикам температуры, используемым для измерения температуры агрессивных сред с давлениями до и свыше 45 МПа, системам регулирования температуры.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа измерения направленного коэффициента инфракрасного излучения материала при различных температурах.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения физической температуры объекта по температурным изменениям его оптических постоянных, и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объекта в промышленности, медицине, биологии, в физических исследованиях и др.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой. Предложен способ контроля качества тепловой трубы путем использования бесконтактных оптических методов подвода тепла и измерения температуры, а также цифровых методов обработки регистрируемого яркостного контраста теплового поля.

Техническое решение относится к теплотехнике, в частности к системам терморегулирования (СТР) приборов авиационной и ракетной техники. В установке для испытаний контурной тепловой трубы СТР ЛА, содержащей каркас, нагреватель, охладитель и средства измерения температуры, каркас выполнен в виде пространственной силовой рамы с возможностью выдерживания воздействующих в полете на ЛА механических нагрузок, установка снабжена установленным в каркасе охладителем конденсатора КТТ, выполненным в виде теплового аккумулятора с определенной заранее массой рабочего вещества, при этом охладитель конденсатора и нагреватель с испарителем КТТ расположены в противоположных концах каркаса, паропровод и конденсатопровод КТТ закреплены на каркасе установки с заданным шагом крепления, а нагреватель с испарителем КТТ и тепловой аккумулятор теплоизолированы.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Вакуумный водогрейный котел-термосифон, содержащий горелку блочную, теплообменник для получения горячей воды с помощью пара, образовавшегося при кипении воды под вакуумом, топочную жаровую трубу, в хвостовой части которой вварены вертикальные теплообменные трубы конвективного пучка.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено для тепловых труб криогенных и средних температур и может быть использовано при разработке разнообразных систем охлаждения, в том числе при разработке систем охлаждения космических аппаратов, работающих в условиях пониженной гравитации и невесомости.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено для тепловых труб криогенных и средних температур и может быть использовано при разработке разнообразных систем охлаждения, в том числе при разработке систем охлаждения космических аппаратов, работающих в условиях пониженной гравитации и невесомости.

Устройство и способ для заполнения тепловой трубы с двойным технологическим интерфейсом твердой рабочей средой. Устройство для заполнения содержит перчаточный ящик (7), резервуар (4) для рабочей среды, верхнюю крышку (8), источник (31) инертного газа, вакуумную молекулярную насосную установку, нагреватель и охладитель.

Устройство и способ для заполнения тепловой трубы с двойным технологическим интерфейсом твердой рабочей средой. Устройство для заполнения содержит перчаточный ящик (7), резервуар (4) для рабочей среды, верхнюю крышку (8), источник (31) инертного газа, вакуумную молекулярную насосную установку, нагреватель и охладитель.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепловой энергии по вертикальным каналам в системах теплоэнергетики. Термосифон содержит корпус, рабочий объем нижней камеры которого заполнен жидкостью, воронку, перегораживающую с зазором нижнюю камеру с паропроводом для транспортировки пара, верхнюю камеру, клапан для сбрасывания воздуха наружу, причем в верхнюю камеру введен корпус конденсатора, заполненный до заданного уровня жидкостью и соединенный с паропроводом, подключенным к сифону, конец которого размещен в жидкости конденсатора.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепловой энергии по вертикальным каналам в системах теплоэнергетики. Термосифон содержит корпус, рабочий объем нижней камеры которого заполнен жидкостью, воронку, перегораживающую с зазором нижнюю камеру с паропроводом для транспортировки пара, верхнюю камеру, клапан для сбрасывания воздуха наружу, причем в верхнюю камеру введен корпус конденсатора, заполненный до заданного уровня жидкостью и соединенный с паропроводом, подключенным к сифону, конец которого размещен в жидкости конденсатора.

Изобретения относятся к средствам для охлаждения грунта, работающим по принципу гравитационных тепловых труб и парожидкостных термосифонов, и предназначены для использования при строительстве сооружений в зоне вечной мерзлоты.

Изобретение относится к области дистанционного измерения высоких температур газов, в частности к способам спектрометрического измерения температуры потока газов и обработки спектральных данных оптических датчиков определения температуры потоков газов и может быть использовано для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок и для повышения надежности при эксплуатации газовых турбин и газотурбинных двигателей. Предложен способ спектрометрического определения температуры потока газов, включающий измерение интенсивностей излучения потока газов, по которым судят о текущей температуре потока газов. Предварительно, используя опорную термопару, измеряют текущие значения температуры потока газов и интенсивности его излучения не менее чем в двух областях спектра в видимом диапазоне и не менее чем в двух областях спектра в инфракрасном диапазоне. По полученным данным вычисляют отношения интенсивностей, полученные данные используют для формирования обучающей выборки для обучения искусственной нейронной сети, с помощью которой рассчитывают значение текущей температуры потока газов. Обучают нейронную сеть методом обратного распространения ошибки. В процессе обучения корректируют весовые коэффициенты нейронной сети для достижения заданной точности и используют их для расчета искомой величины. Интенсивности излучения исследуемого потока газов измеряют не менее, чем в двух областях спектра в видимом диапазоне и не менее, чем в двух областях спектра в инфракрасном диапазоне, а искомую текущую температуру исследуемого потока газов рассчитывают по формуле где - значения отношений интенсивностей излучения потока газов в выбранных участках спектра, - весовые коэффициенты, а - смещения. Технический результат - повышение достоверности измерения температуры потока газов за счет учета насыщенности топливно-воздушной смеси и исключения влияния загрязненности оптического канала и влияния концентраций химических элементов в топливно-воздушной смеси. 6 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб с симметричной структурой. Предлагаемый способ позволяет исключить фоновое излучение и переотражение от поверхности тепловой трубы подводимого для ее нагрева инфракрасного излучения при использовании бесконтактных методов импульсного подвода тепла и измерения температур. На поверхности тепловой трубы пространственно разделяют зону локализации импульсного источника теплового потока и зону измерения температур поверхности тепловой трубы. При этом измерение температур поверхности тепловой трубы осуществляется по регистрируемому в инфракрасном диапазоне длин волн яркостному контрасту контролируемой поверхности, а импульсный подвод тепла к середине поверхности тепловой трубы осуществляется радиационным методом со стороны, противоположной стороне измерения температуры. Техническим результатом изобретения является повышение информативности и достоверности контроля качества тепловой трубы. 2 ил.

Наверх