[發(fā)明專利]一種超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910231603.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110044953B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許玉;楊超;熊心悅;胡藝凡;閆子豪;莫奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01J5/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包含流體循環(huán)模塊、臨界熱流測(cè)量模塊和超重力模擬平臺(tái)；

所述流體循環(huán)模塊包含儲(chǔ)液罐、過(guò)冷器、過(guò)濾器、泵、流量計(jì)、預(yù)熱管道、實(shí)驗(yàn)管道、冷凝器、閥、液位計(jì)、加熱器、預(yù)熱管道直流電源、加熱絲、實(shí)驗(yàn)管道直流電源、負(fù)電極、正電極、第一壓力傳感器、第一熱電偶、第二壓力傳感器、第二熱電偶、壓差傳感器、第三熱電偶、第四熱電偶和第三壓力傳感器；

所述儲(chǔ)液罐的出口、過(guò)冷器、過(guò)濾器、泵的入口依次管道相連；所述泵的出口、流量計(jì)、預(yù)熱管道、實(shí)驗(yàn)管道、冷凝器、閥、儲(chǔ)液罐的入口依次管道相連；

所述第一壓力傳感器、第一熱電偶設(shè)置在預(yù)熱管道的入口處，分別用于檢測(cè)預(yù)熱管道入口處流體的壓力和溫度；所述第二壓力傳感器、第二熱電偶設(shè)置在實(shí)驗(yàn)管道的入口處，分別用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)管道入口處流體的壓力和溫度；所述第三熱電偶設(shè)置在實(shí)驗(yàn)管道的出口處，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)管道出口處流體的溫度；所述第四熱電偶設(shè)置在冷凝器的出口處，用于檢測(cè)冷凝器出口處流體的溫度；所述液位計(jì)、第三壓力傳感器均設(shè)置在所述儲(chǔ)液罐上，分別用于檢測(cè)儲(chǔ)液罐中流體的液位和壓力；所述加熱器設(shè)置在所述儲(chǔ)液罐上，用于對(duì)儲(chǔ)液罐中的流體進(jìn)行加熱、調(diào)節(jié)流體壓力；所述壓差傳感器用于檢測(cè)流體在實(shí)驗(yàn)管道入口處和出口處之間的壓差；

所述預(yù)熱管道采用導(dǎo)熱材料制成；所述加熱絲纏繞在預(yù)熱管道上，兩端分別和預(yù)熱管道直流電源相連，用于對(duì)預(yù)熱管道中的流體進(jìn)行預(yù)熱；

所述正電極、負(fù)電極分別設(shè)置在實(shí)驗(yàn)管道兩端，且正電極、負(fù)電極分別和所述實(shí)驗(yàn)管道直流電源相連，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)管道加熱、使得其內(nèi)的流體發(fā)生臨界熱流現(xiàn)象；

所述臨界熱流測(cè)量模塊包含若干溫度傳感器、第一紅外熱成像儀和第二紅外熱成像儀；

所述若干溫度傳感器設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)管道上，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)管道外壁的溫度變化、以判斷是否發(fā)生臨界熱流現(xiàn)象；

所述第一紅外熱成像儀、第二紅外熱成像儀設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)管道末端的兩側(cè)，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)管道末端兩側(cè)外壁面的溫度場(chǎng)，以彌補(bǔ)溫度傳感器測(cè)溫不連續(xù)的缺陷；

所述流體循環(huán)模塊設(shè)置在所述超重力模擬平臺(tái)上；

所述超重力模擬平臺(tái)采用離心旋轉(zhuǎn)裝置，用于給所述實(shí)驗(yàn)管道中的流體提供離心力，以模仿超重力下流體流動(dòng)；

所述超重力模擬平臺(tái)包含轉(zhuǎn)盤(pán)、承重軸、電刷、導(dǎo)電盤(pán)、殼體、電源模塊、齒輪箱和電機(jī)；

所述齒輪箱設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)的輸入軸伸入所述殼體內(nèi)和所述齒輪箱的輸入端相連；所述承重軸豎直設(shè)置，一端和所述齒輪箱的輸出端相連，另一端伸出所述殼體和所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心同軸固連；

所述導(dǎo)電盤(pán)呈圓環(huán)狀，由金屬制成，套在所述轉(zhuǎn)盤(pán)和殼體之間的承重軸外、和所述承重軸同軸固連；

所述轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有供導(dǎo)線穿過(guò)的通孔；所述電源模塊設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤(pán)的上端面上，通過(guò)穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上通孔的導(dǎo)線和所述導(dǎo)電盤(pán)電氣相連；所述電刷設(shè)置在所述殼體上、和外界電源相連，用于和所述導(dǎo)電盤(pán)相配合、將外部電力傳遞至所述電源模塊；

所述流體循環(huán)模塊固定在轉(zhuǎn)盤(pán)上；

所述泵的轉(zhuǎn)軸所在直線和所述轉(zhuǎn)盤(pán)的軸線垂直相交，所述儲(chǔ)液罐、流量計(jì)固定在轉(zhuǎn)盤(pán)中心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)管道固定在所述轉(zhuǎn)盤(pán)上，且實(shí)驗(yàn)管道中流體的流動(dòng)方向和轉(zhuǎn)盤(pán)在實(shí)驗(yàn)管道上產(chǎn)生的離心力方向之間的角度為0°、90°、180°中的任意一個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)管道上的溫度傳感器沿其徑向、周向設(shè)置，且沿其內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)方向?qū)嶒?yàn)管道徑向、周向的溫度傳感器均由稀疏向密集布置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)管道采用金屬管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力下流動(dòng)沸騰臨界熱流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)管道采用透明的有機(jī)玻璃管，其內(nèi)壁或外壁上設(shè)有加熱膜，且加熱膜的兩端分別和所述正電極、負(fù)電極相連。