[發明專利]一種空泡發生裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 201210179850.3
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102698641A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張會臣;邱超
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00;B01F3/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種空泡發生技術，特別是一種空泡發生裝置及其制造方法。

背景技術

所謂空泡是指一部分壓力降至水飽和蒸氣壓以下時產生的氣泡，這些氣泡是由蒸氣和某些溶解于水中的氣體組成的，它在國防、工農業生產、醫療衛生以及人們日常生活中具有廣泛的應用前景，引起了人們的極大關注。目前，空泡已被應用于魚雷、潛艇等水下物體的運動減阻，金屬、非金屬等固體表面的超聲清洗，環境領域的污水凈化以及微機械裝置的動力輸出等?？张莸陌l生可以通過多種途徑來實現。降低液體內部壓力達到飽和蒸汽壓，或是升高液體的溫度使之氣化，或是電解液體，甚至向流動的液體中注入氣體都可以獲得空泡。目前主要通過兩種手段產生空泡：一種是通過文丘里管，即通過降低液體內部壓力達到飽和蒸汽壓來產生空泡。但該方法產生的空泡數量較多，以空泡群的方式存在，潰滅速度較快，對周圍壁面容易造成空蝕破壞，且難以控制。另一種方法是通過向流動的液體中注入氣體的方式獲得空泡。該方法較為簡單，但也有很大缺陷。產生的空泡體積較大，且不能夠精確地控制空泡的體積。對現有的空泡產生技術和發生裝置研究表明：存在的共同問題是，空泡難以控制，包括數量和體積大小的控制。

發明內容

為解決現有技術、裝置存在的上述問題，本發明要設計一種可以控制單個空泡的發生、生長和尺寸的空泡發生裝置及其制造方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種空泡發生裝置，包括底板、外殼罩、流入通道和流出通道，所述的外殼罩使用液體膠水與底板粘合，所述的外殼罩左側開有流入通道、右側開有流出通道；所述的流入通道位置高于流出通道；

所述的底板包括Pt電極、Cu涂層、Ti涂層、絕緣漆層和電極基座，所述的電極基座上面為Ti涂層，Ti涂層上面為絕緣漆層，在絕緣漆層上表面的正中間，涂覆一層兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極，再從Pt電極的兩端分別引出兩條線型Cu涂層，各自延伸到底板的邊緣；

所述的Cu涂層與恒流源相接，在Pt電極表面產生空泡；所述的外殼罩用于盛裝液體包圍Pt電極；所述的流入通道和流出通道分別將液體導入和導出外殼罩。

本發明所述的外殼罩、流入通道、流出通道和電極基座采用普通透明有機玻璃制成。

本發明所述的恒流源量程為0-5A。

一種空泡發生裝置的制造方法，包括以下步驟：

A、在電極基座表面采用熱噴涂的工藝方法噴涂Ti涂層，再在Ti涂層的表面用同樣的方法噴涂絕緣漆層；

B、在絕緣漆層的表面正中間使用熱噴涂的方法噴涂一個兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極，再沿著Pt電極兩端的端面使用熱噴涂方法，噴涂兩條Cu涂層，分別延伸至底板的邊緣；

C、在外殼罩四個側壁的底邊均勻涂抹液體膠水，讓外殼罩側壁的底邊與底板的涂覆面粘合在一起，各側壁面的底邊與相對應的底板邊緣對齊；

D、將Cu涂層的兩個接頭分別接恒流源的正負極。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、由于本發明采用恒流源，絕緣漆層保證電流只能流過Cu涂層和Pt電極；由于Pt電極幾何尺寸已定，即電阻值固定，所以根據Q=I²Rt（I為電流，R為Pt電極電阻，Q為Pt電極的發熱量，t為時間），調節I的大小，可以改變Pt電極的發熱量。Ti涂層較低的熱傳導率確保Pt電極產生的熱量最大限度的傳遞給液體；而液體從Pt電極獲得的、用以維持空泡的發生和生長的熱量Q’=aQ，a為Pt的熱傳導率。Q’能使液體和空泡提高的溫度為△T，△T=Q’/cm,其中c為液體的比熱容，m為液體質量；又根據理想氣體狀態方程，PV=nkT,在空泡生長過程中P、n、k都是不變的，因此可以獲得V₀/V_t=T₀/T_t，下標“0”代表初始值，下標“t”代表任意時間點的值。進一步可以轉化為r₀³/r_t³=T₀/(T₀+△T)，r為空泡半徑，r₀一般為幾微米，T₀為環境溫度。

綜上，通過調節恒流源電流I大小，改變Pt電極的發熱量Q，從而改變維持空泡發生和生長的熱量Q’，從而影響液體溫度的改變△T，最終達到控制空泡半徑（或體積）r的目的。