熱敏液晶測溫技術(shù)及其在平板氣膜冷卻實驗中的應(yīng)用.pdf

1、作為一種有效測溫手段，熱敏液晶測溫技術(shù)在國外已被大量應(yīng)用于傳熱領(lǐng)域的研究。在國內(nèi)這項技術(shù)處于起步階段。熱敏液晶測溫技術(shù)具有測量精度高、響應(yīng)速度快、適合對流換熱面溫度測量等優(yōu)點。在本文中，以美國Hallcrest公司生產(chǎn)的SPN/R35C10W型可噴涂熱敏液晶材料為基礎(chǔ)，建立了基于色調(diào)技術(shù)的熱敏液晶定量測溫系統(tǒng)，并把其應(yīng)用于平板氣膜冷卻實驗中。 熱敏液晶所呈現(xiàn)色彩的色調(diào)與溫度之間的關(guān)系可以用六次多項式進行擬合。經(jīng)誤差分析測量精度在

2、95％置信區(qū)間內(nèi)可達0.8℃。實驗研究表明相機軸線和待測平面法線之間夾角是影響標(biāo)定數(shù)據(jù)分布的重要因素，在夾角小于30°的條件下，可以忽略其帶來的影響。在有效測溫區(qū)間內(nèi)，不同的光強條件對標(biāo)定數(shù)據(jù)的影響可以忽略，光強設(shè)定應(yīng)以取得良好色彩呈現(xiàn)效果為佳。熱敏液晶在重新噴涂或者放置一段時間后，為提高測量精度應(yīng)對其進行重新標(biāo)定。 氣膜冷卻是燃氣輪機渦輪葉片的一種重要冷卻方法。在建立平板氣膜冷卻實驗臺的基礎(chǔ)上，應(yīng)用熱敏液晶測量技術(shù)測量射流孔下

3、游的壁面溫度分布。本文中討論了不同吹風(fēng)比、不同射流孔長徑比、不同射流注入角、不同復(fù)合角條件等因素對射流孔下游冷卻特性的影響。絕熱氣膜冷卻效率被作為衡量不同條件下氣膜冷卻性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。 在低吹風(fēng)比條件下，與主流相比，射流動量較低。受主流影響，射流容易貼附在射流孔下游表面，射流孔近孔區(qū)域取得良好的冷卻效果。高吹風(fēng)比條件下，由于射流動量較高，在冷卻孔下游容易發(fā)生“吹離”和“再附”現(xiàn)象。在低射流孔長徑比條件下(L/D=2)，由于射

4、流未能在孔內(nèi)充分發(fā)展，不同吹風(fēng)比條件下射流孔下游冷卻效率等值線的分布特點相似。通過設(shè)置不同的射流注入角條件來考察不同垂直方向速度分量對射流孔下游冷卻特性的影響。即使在只有垂直方向速度的條件下，低吹風(fēng)比時冷卻孔下游近孔區(qū)域等值線依然呈現(xiàn)錐形分布的特點。高吹風(fēng)比條件下，等值線近似直線分布。通過引入不同復(fù)合角考察在存在橫向速度分量的條件下對射流孔下游冷卻特性的影響。實驗結(jié)果顯示復(fù)合角條件下的冷卻性能要優(yōu)于簡單角條件，孔間區(qū)域獲得了較好的冷卻效