[發明專利]方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201710860815.0
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107389305B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 左志鋼;張皓晨;劉樹紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳治位

1.一種方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，其特征在于，包括實驗臺架和安裝設置在所述實驗臺架上的第一壓力罐、第二壓力罐、第一閥門、第二閥門、可視化實驗段；其中；所述第一壓力罐和所述第二壓力罐分別位于所述實驗臺架的頂部兩端同一水平面處；位于所述第一壓力罐的底部設置有第一豎直管道、第一四通接頭和第一水平管道；且所述第一壓力罐與所述第一豎直管道的一端連通，所述第一豎直管道的另一端通過所述第一四通接頭與所述第一水平管道的一端連通；所述第一水平管道的另一端與所述可視化實驗段的左端連通；所述第一閥門安裝設置在所述第一豎直管道上；位于所述第二壓力罐的底部設置有第二豎直管道、第二四通接頭和第二水平管道；且所述第二壓力罐與所述第二豎直管道的一端連通，所述第二豎直管道的另一端通過所述第二四通接頭與所述第二水平管道的一端連通；所述第二水平管道的另一端與所述可視化實驗段的右端連通；所述第二閥門安裝設置在所述第二豎直管道上；所述可視化實驗段的部分外殼為透明外殼；位于所述可視化實驗段左側的第一豎直管道、第一四通接頭和第一水平管道與位于所述可視化實驗段右側的第二豎直管道、第二四通接頭和第二水平管道相對于所述可視化實驗段的中垂線方向對稱設置；

還包括有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一上水排污閥、第二上水排污閥和加熱器、溫度控制器；所述加熱器為兩個，各自安裝設置在所述第一壓力罐的底部以及所述第二壓力罐的底部；所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器分別與所述溫度控制器電連接；且所述溫度控制器還分別與兩個加熱器電連接；所述加熱器用于直接給所述第一壓力罐或所述第二壓力罐實施加熱操作；所述第一溫度傳感器用于實時測量所述第一壓力罐輸出的液體工質的溫度，并將測量的實時溫度發送給所述溫度控制器；所述第二溫度傳感器用于實時測量所述第二壓力罐輸出的液體工質的溫度，并將測量的實時溫度發送給所述溫度控制器；所述溫度控制器用于設定實驗所需的目標溫度，并控制所述加熱器對壓力罐中液體工質實施加熱，待接收所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器檢測的實時溫度達到所述目標溫度后，控制相對應的所述加熱器停止加熱操作；

所述第一四通接頭分別具有第一接口、第二接口和第三接口以及第四接口；其中，所述第一四通接頭與管道以及溫度傳感器的連接方式如下：所述第一四通接頭的第一接口具體與第一豎直管道連通，第二接口具體與第一水平管道連通，第三接口具體與第一上水排污閥連通，第四接口具體與第一溫度傳感器連通；

所述第二四通接頭分別具有第一接口、第二接口和第三接口以及第四接口；

其中，所述第二四通接頭與管道以及溫度傳感器的連接方式如下：所述第二四通接頭的第一接口具體與第二豎直管道連通，第二接口具體與第二水平管道連通，第三接口具體與第二上水排污閥連通，第四接口具體與第二溫度傳感器連通；

還包括增壓設備；所述增壓設備用于給所述第一壓力罐、所述第二壓力罐的罐體實施加壓動作。

2.如權利要求1所述的方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，其特征在于，

所述第一閥門和第二閥門均為球閥。

3.如權利要求1所述的方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，其特征在于，所述可視化實驗段還包括可視化實驗段本體和與所述可視化實驗段本體連接的測量采集儀器。

4.如權利要求3所述的方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，其特征在于，所述測量采集儀器包括壓力傳感器；所述壓力傳感器用于實時檢測所述可視化實驗段本體內的液體工質的壓力數據。

5.如權利要求1所述的方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，其特征在于，

所述增壓設備為空壓機或高壓氣瓶。

6.一種實驗方法，其特征在于，利用如權利要求1-5任一項所述的方便易用的多工況可控溫空化可視化實驗裝置，包括如下操作步驟；

步驟1：執行實驗準備操作：即打開第一上水排污閥，將實驗所需體積的某一種液體充入第一壓力罐中；在實驗操作過程中，第一上水排污閥和第二上水排污閥處于常閉狀態；

步驟2：執行單次實驗操作：打開第一閥門，同時關閉第二閥門；將實驗所需體積的某一種液體充入第一壓力罐和可視化實驗段及其連接的第一豎直管道、第一水平管道、第二水平管道中；使用溫度控制器設定實驗所需的目標溫度，加熱第一壓力罐中液體工質，待第一溫度傳感器測量的實時測量達到目標溫度后，控制所述加熱器停止加熱；通過增壓設備，將第一壓力罐中壓力升高至指定壓力，將第二壓力罐通大氣，使得第二壓力罐中壓力為一個大氣壓；打開第二閥門，此時第一壓力罐中全部流入到第二壓力罐中，且所述可視化實驗段內液體工質出現空化現象，且可視化實驗段所需的測量采集設備同步進行實驗數據采集，單次實驗結束；此時液體充入第二壓力罐和可視化實驗段及其連接的第二豎直管道、第二水平管道、第一水平管道中，關閉第一閥門，將第一壓力罐、第二壓力罐中壓力恢復至大氣壓；

步驟3：執行二次實驗操作：使用溫度控制器設定實驗所需的目標溫度，加熱第二壓力罐中液體工質，待第二溫度傳感器測量的實時測量達到目標溫度后，控制所述加熱器停止加熱；通過增壓設備，將第二壓力罐中壓力升高至指定壓力，將第一壓力罐通大氣，使得第一壓力罐中壓力為一個大氣壓；打開第一閥門，此時第二壓力罐中全部流入到第一壓力罐中，且所述可視化實驗段內液體工質出現空化現象，且可視化實驗段所需的測量采集設備同步進行實驗數據采集，二次實驗結束；此時，液體再次被充入第一壓力罐和可視化實驗段及其連接的第一豎直管道、第一水平管道、第二水平管道中，關閉第二閥門，將第一壓力罐、第二壓力罐中壓力恢復至大氣壓；

步驟4：執行多次重復操作：重復執行步驟2以及步驟3，對液體工質實施多次空化實驗操作；

步驟5：實驗結束后處理操作：待不需要進行液體工質的空化實驗操作時，打開第一上水排污閥和第二上水排污閥，將對應的第一壓力罐和第二壓力罐的液體工質排出；

所述指定壓力大于一個大氣壓。