[發明專利]多功能蒸汽冷凝換熱及結霜過程可視化實驗裝置

有效

• 申請號: 201810229255.3
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108469450B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉亞華;王歌;詹海洋;王昊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/02;G01N25/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于冷凝傳熱技術領域，多功能蒸汽冷凝換熱及結霜過程可視化實驗裝置，包括真空環境系統、可視化系統、蒸汽發生系統、氣體供應系統、冷卻系統、數據采集與控制系統、實驗樣品及夾具。本發明的一種能夠完成多種蒸汽冷凝和結霜實驗的裝置，通過本裝置可以研究多組分不凝氣含量對冷凝傳熱的影響，材料或表面結構對含或不含不凝氣的冷凝傳熱的影響，變蒸汽壓冷凝傳熱以及結霜現象等。同時，對實驗樣品的形狀沒有要求，觀察視角大，可同時進行側拍和俯拍。

技術領域

本發明屬于冷凝傳熱技術領域，涉及一種可以觀察蒸汽冷凝及結霜過程并測量樣本表面冷凝傳熱系數的實驗裝置。

背景技術

冷凝相變傳熱是一種普遍存在的能量輸運方式，在航空航天、發電、熱管理、海水淡化、環境控制等生產與生活中均有著廣泛的應用。材料、微宏觀結構、不凝氣含量以及表面蒸汽更新速度等對冷凝傳熱效率均有影響，因而研究各個影響因素的作用規律，以及各因素間的相互協調成為人們日益關注的焦點。同時，通過這些因素去實現對冷凝相變傳熱過程的調控，對于相變傳熱、材料表面抗凝露、抗結霜以及材料表面在濕冷條件下使用的穩定性和耐久性同樣具有十分重要的意義。例如，通過對冷凝相變過程的抑制，可以保持空調翅片表面干燥，抑制霉菌滋生，也可以抑制低溫環境下飛機機翼、高壓線纜等表面的冰核長大。

研究含上述各因素的影響機制，需要采集大量有效實驗數據，但現有的實驗設備多為滿足某一特定實驗專門搭建，通用性和商業性差。例如，在已公開的冷凝實驗裝置中，專利申請號為201210540382.8的專利文件中公開的“含有多組分不凝性氣體的蒸汽冷凝換熱實驗裝置”只能用于研究不凝氣體含量對管狀樣本冷凝傳熱性能的影響；專利申請號為201310084890.4的專利文件中公開的“可實現自然循環與強迫循環耦合的冷凝換熱實驗裝置”只能基于管內遞推法實現對管狀表面傳熱性能的觀測，而且無法提供低壓和高壓純蒸汽的冷凝環境。同時，現存實驗裝置還有以下缺點：1)由于冷凝室體積普遍較小，系統穩定性較差，在氣壓、溫度等實驗參數的控制上波動較大；2)利用冷卻水保持冷凝表面的溫度恒定，由于水的比熱容較大，導致改變冷凝表面溫度所用時間較長；3)冷凝表面溫度不能低于0℃，不能研究結霜現象；4)樣本表面參與冷凝室的密封，對樣本表面形狀有要求，不能兼顧管狀和平面樣本的冷凝實驗要求；5)觀察視角較小，無法立體全面的觀察現象。

發明內容

本發明的目的為解決上述現有實驗裝置存在的通用性差等問題，本發明提供了一種能夠完成多種蒸汽冷凝和結霜實驗的裝置，通過本裝置可以研究多組分不凝氣含量對冷凝傳熱的影響，材料或表面結構對含(或不含)不凝氣的冷凝傳熱的影響，低壓蒸汽冷凝傳熱以及相同條件下的結霜現象等。同時，對實驗樣品的形狀沒有要求，觀察視角大，可同時進行側拍和俯拍。

本發明的技術方案：

一種多功能蒸汽冷凝換熱及結霜過程可視化實驗裝置，包括真空環境系統、可視化系統、蒸汽發生系統、氣體供應系統、冷卻系統、數據采集與控制系統、實驗樣品26及夾具；