使“黑箱”变得透明，大学生团队突破了量热技术难题

当燃料燃烧产生非常高的温度时，发动机输油管会受热变形并剧烈抖动。如何准确捕获温度分布、裂化深度、热沉分布等直径仅为3mm的输油管中的关键参数?

最近，中国计量大学和浙江大学的学生联合创新团队成功开发了一种“分布式流动热仪”，并在航空航天工程燃料评估领域得到了很好的应用。该设备不仅突破了传统流动热仪难以实现过程测量的局限性，而且大大提高了测量精度和范围。

热量计是一种热量测量设备。燃料的冷却特性，塑料的耐温极限，药物的晶体形状的秘密，电池的安全边界……这些看似无关的问题，离不开热量计的精确测量。流动热量计是一种专门用于测量液体在流动过程中的热力学性质的热量计，广泛应用于化学、化学、能源、材料和领域。它为科学研究和工业过程提供关键的热学数据，通过精确控制流体的流动状态来测量其热效应。

传统的流动热仪将测试过程视为“黑匣子”。它只能检查液体进出口的热学状态，而不能检测反应中间过程。如何使“黑匣子”透明?

在这个问题上，由张涛、吕一鸣、徐晨煜、陈德胜、叶子欣等中国计量大学学生组成的团队试图用非接触式温度测量技术取代传统的接触式温度测量方法，如热电阻和铂电阻，并将其应用于热量计。他们以实验室现有的热像仪和红外点温度计为核心部件，构建了简单的原理样机。“我们使用热像仪自动识别管道中心，然后引导高精度红外探头进行动态跟踪和识别。可以牢牢锁定狭长、剧烈抖动的输油管。”团队成员吕一鸣说。

通过这种分布式流动热仪，将细输油管分解成微元，使液体温度相对偏差小于0.3% 1℃，总热沉的测量精度保持在1℃±3%，远优于国际同类产品±5%的水平。温度测量方法的变化也进一步改善了该设备的温度测量范围，突破了当前流量热仪的高达1000℃的温度测量范围，达到1300℃。设备的关键技术指标已由浙江省计量院等第三方权威机构确定。与国外同类产品相比，在温度模拟范围、温度测量空间分辨率、热沉测量精度、分布式测量等方面具有创新性。

目前，该团队已获得8项相关发明专利、3项软件权限和30篇SCI论文。“利用我们自主研发的分布式流动热仪，我们可以揭示各种典型碳氢燃料的热裂解机制，大大提高高性能碳氢燃料的研发效率。”浙江大学团队成员、学生邵崇坤表示，“我们将在未来开展相关应用领域，为国家重大战略需求服务。”