摘要:換熱器是糧食烘干領域常用設備之一，其換熱效率的高低將直接影響糧食烘干的質量及糧食烘干的成本，而換熱器傳熱阻會間接影響換熱器的換熱效率。在測定換熱器傳熱阻時，使用傳統的接觸式熱阻測試方法對旋轉換熱器的多層圓桶壁進行熱阻測試存在操作復雜、操作時間長及測試環境要求高等問題。為此，采用先進的熱成像技術，對糧食干燥用氣相旋轉換熱器進行了多層圓筒壁結構熱特性參數的測量，得到了基于熱成像法及傳統的接觸式測量方法下的旋轉換熱器多層圓桶壁的特征溫度值參數，并以此數據為基礎計算了旋轉換熱器多層圓桶壁的測試值，與實際理論值比偏差小于20%。綜合比較兩種方法可知:熱成像法操作簡單、方便，更適合于旋轉換熱器多層圓桶壁傳熱阻值的熱性能測量。

　　關鍵詞:糧食干燥;換熱器;多層圓筒壁;熱成像儀;接觸式測量法

　　0引言

　　糧食干燥用氣相旋轉換熱器多層圓筒壁結構的熱性能是保證換熱器內部換熱環境的一個重要因素，影響著換熱器內部溫度的高低，間接地影響著換熱器的換熱效率［1］。相比于傳統的換熱器，糧食干燥用氣相旋轉換熱器圓桶為旋轉結構，筒壁磨損大，長期的工作會導致筒壁材料熱工性能發生變化。如何快速、便捷地測量圓筒壁傳熱阻值，對設計、使用和維護氣相旋轉換熱器并獲得良好的換熱效率具有重要的意義。

　　1傳熱阻計算理論依據

　　1．1熱成像法傳熱阻計算熱像儀是一種通過熱譜圖拍攝準確、快速地測量物體表面溫度的測量設備。在使用熱像儀進行圓筒壁熱工性能測試時，只能夠測出圓筒壁表面的溫度，實際測量計算時需要結合熱平衡理論對換熱器圓筒壁結構的傳熱阻進行一定的有效估算［10］，以完成最后的計算要求。

　　1．2其他傳熱阻測量方法

　　在將熱成像法應用于換熱器圓筒壁傳熱阻測量之前，采用接觸式測量法對圓筒壁進行傳熱阻測量。接觸式測量法是以圓筒壁結構材料內外兩側對流及傳熱原理建立起熱平衡，以此導出接觸式測量法計算傳熱阻公式為Ｒ2=Tout－TinTw－Tin()hin(7)式中Ｒ2—接觸式測量法測計算的傳熱阻;hin—圓筒壁內部換熱系數;Tout、Tin、Tw在公式(1)中有交代。2實驗設備與方法2．1實驗對象選擇黑龍江八一農墾大學智能裝備實驗室研發的糧食干燥用氣相旋轉換熱器實驗臺為實驗設備，如圖3所示。

　　2．2實驗儀器及實驗方法

　　2．2．1實驗儀器實驗中熱成像法測量圓筒壁傳熱阻方法測量外壁溫度時，使用FLIＲT420手持式熱像儀，如圖4所示。熱像儀量程為－20～650℃，測量精度為±2%，波長范圍7．5～14μm;傳統的接觸式測量法使用貼片式T型熱電偶，其測量量程為－200°～350℃，測量精度為±5%，熱電偶響應時間為3s，并使用與其配套的數采儀采集溫度數據;圓筒壁內壁溫度則采用換熱器實驗臺安裝的鉑電阻溫度傳感器進行溫度測量。

　　2．2．2實驗方法熱成像法測量圓筒壁傳熱阻在使用熱像儀對圓筒壁外壁進行熱譜圖拍攝時，熱像儀的視角為25°×19°，測量換熱器整體高度為1．4m，計算可得拍攝距離應為4m。根據換熱器圓筒壁長度，選取2個點對換熱器外壁進行拍攝，每個拍攝點拍攝3次，換熱器拍攝點布置圖如圖5所示。

　　3結果與分析

　　3．1熱阻值的理論計算值與測試值

　　分析時，將熱成像法、接觸式測量法與理論計算法結果進行比對。其中，熱成像法和接觸式測量法的計算用之前所述公式計算求得。圓筒壁穩態導熱傳熱阻理論計算公式為［15］。Ｒλ=tw1－tw42πrlq(8)q=－λdtdr=λtw1－tw4lnr2/r1()1r式中Ｒλ—理論計算傳熱阻值(m2·K/W);tw1、tw4—圓筒壁內、外壁溫度值(℃);r—圓筒壁半徑(m);l—圓筒壁長度(m);q—熱流密度(J/m2·s)。運用上述公式計算出理論熱阻值，再利用公式(1)和公式(7)分別計算出熱成像法熱阻值及接觸式測量法熱阻值，結果如表2所示。

　　3．2測試值與理論計算值吻合度

　　為了進一步比較熱成像法與接觸式測量法的可靠性，將3種結果繪制成柱形圖(見圖7)，并通過偏差的百分比對不同的測試方法進行比較。

　　4結論

　　1)由于受到圓筒壁材料老化、磨損、腐蝕等影響，熱成像法和接觸式測量法測得的傳熱阻值均小于理論計算的圓筒壁傳熱阻值。

　　2)對比兩種方法可知:接觸式測量法與理論計算值偏差小于15%，熱成像法傳熱阻值與理論計算值偏差在15%～20%之間，利用接觸式測量法計算得到的阻值與理論計算值吻合度更高。

　　3)相比接觸式測量法，熱成像法的測量計算原理融入了圓筒壁結構的輻射傳熱過程，理論基礎完善。綜合考慮到環境因素對換熱器圓筒壁傳熱阻測量的影響，熱成像法的操作更為便利。

　　參考文獻:

　　［1］曹紅奮，梅國梁．傳熱學:理論基礎及工程應用［M］．北京:人民交通出版社，2004．

　　［2］周云，董殿文，王德華，等．糧食干燥裝置節能減排技術的研究與實踐［J］．化工機械，2009，36(3):278－280．

　　［3］王永菲，陳超，任艷，等．豎直U形地埋管換熱器傳熱熱阻計算方法比較［C］//全國熱泵新技術及應用研討會．長沙:中國制冷學會，2009．

　　［4］李洪林．管殼式換熱器的熱阻分析與傳熱強化［J］．渤海大學學報:自然科學版，2000(2):34－36．

　　［5］曾全生．換熱器熱阻分析［J］．化工設計，1998(1):22－23．

　　［6］楊永恒，曹萬智，王洪鎮，等．用紅外熱像儀檢測建筑圍護結構傳熱阻/傳熱系數的方法:中國，CN101246137［P］．2008－08－20