[發明專利]一種角度可調諧的容器沸騰換熱實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201710571352.6
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107154205B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 楚化強;衛言;張超;陳光;丑鵬飛
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G09B23/16
• 分類號: G09B23/16
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

本發明的一種角度可調諧的容器沸騰換熱實驗裝置及實驗方法，屬于能源換熱領域。本發明的實驗裝置主要由支架、加熱絲角度可調節機構、水浴加熱機構和高速攝像機和掃描電鏡等組成，利用其進行換熱實驗，具體步驟為：實驗前的裝置調節準備；然后對工質加熱；當溫度達到設定值后開始實驗；利用掃描電鏡和高速攝像機進行信息采集；然后調整工況，采集不同工況下的數據信息。本發明適用于多種工質進行試驗，能夠直接觀察到加熱絲上氣泡生長過程和各種射流現象，并且可同時研究水平和傾斜等不同情況，可獲得加熱絲上氣泡的直徑與熱流密度的關系，從而為研究沸騰換熱問題提供了理論研究基礎。

技術領域

本發明涉及能源換熱技術領域，更具體地說，涉及一種角度可調諧的容器沸騰換熱實驗裝置及實驗方法。

背景技術

沸騰傳熱熱量從壁面傳給液體，使液體沸騰汽化的對流傳熱過程。沸騰傳熱與氣泡的產生和脫離密切相關，氣泡形成的條件是：①液體必須過熱；②要有汽化核心。這些條件是由氣泡與周圍液體的力平衡和熱平衡所決定的。沸騰作為一種高效的具有相變的換熱方式廣泛存在于各種換熱設備中，如鍋爐爐膛的水冷壁，微電子的冷卻器等，由于氣泡行為的復雜特性，對其研究尚不充分，因而在很大程度上限制了其應用。

影響沸騰傳熱過程的因素很多，包括液體和蒸氣的性質、加熱面的表面物理性質和粗糙程度，尤其重要的是液體對表面的潤濕性以及操作壓力和溫度差。在泡核沸騰范圍內，溫度差越大，傳熱分系數也越大。加熱壁面粗糙和能被液體潤濕時，也能使傳熱分系數增大。據此，將細小金屬顆粒沉積于金屬板或管上，制成金屬多孔表面，可使沸騰傳熱分系數提高十幾倍至幾十倍。而通過對氣泡的研究，能夠分析出加熱方式、液體擾動性對于沸騰傳熱的影響，有助于加快沸騰傳熱技術的發展。

現有技術中已有相關的技術方案公開，本方案申請人曾于2016年6月24日申報過類似的專利技術方案，專利申請號：201610477989.4，專利名稱：一種可視化大容器沸騰實驗裝置，該申請案公開了一種可視化大容器實驗裝置，屬于能源換熱領域。該裝置主要由支架、加熱絲固定調節機構、水浴加熱機構和高速攝像機和掃描電鏡等組成，所述加熱絲固定調節機構設置在支架上，水浴加熱機構位于加熱絲固定調節機構下方，在支架上設置有仿臂支架，掃描電鏡固定在仿臂支架上，通過高速攝像機和掃描電鏡采集實驗數據。

上述申請案能夠直接觀察到加熱絲上氣泡生長過程和各種射流現象，并可獲得加熱絲上氣泡的直徑與熱流密度的關系，但是經過使用發現，氣泡還會受到重力等因素的影響，而這種實驗裝置無法完成檢測重力的是影響實驗，需要進一步改進。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有技術中實驗裝置無法觀測重力對氣泡生成影響的不足，提供了一種角度可調諧的容器沸騰換熱實驗裝置及實驗方法，本發明適用于任何工質，能夠直接觀察到加熱絲上氣泡生長過程和各種射流現象，并且可同時研究水平和傾斜等不同情況，可獲得加熱絲上氣泡的直徑與熱流密度的關系，從而為研究沸騰換熱問題提供了理論研究基礎。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種角度可調諧的容器沸騰換熱實驗裝置，包括支架、加熱絲固定調節機構、水浴加熱機構、高速攝像機和掃描電鏡，所述的加熱絲固定調節機構中的固定機構主要由量角片、滑槽和沸騰加熱絲組成，量角片為半圓環形，其中部與加熱絲固定架連接，在量角片上對稱開設有滑槽，所述沸騰加熱絲的端部通過調節螺釘固定在滑槽中，通過調節螺釘調節沸騰加熱絲的傾斜角度。

作為本發明更進一步的改進，所述的加熱絲固定架的底端伸出在量角片的凹弧內，其底端與沸騰加熱絲相連，使沸騰加熱絲被分為兩部分。

作為本發明更進一步的改進，所述加熱絲固定架底部設置有與導線相連的兩個卡座，加熱絲固定架底部引出兩根沸騰加熱絲，該沸騰加熱絲一端與卡座相連，另一端與調節螺釘相連，形成兩個回路。