[發(fā)明專利]一種多角度檢測沸騰換熱的受熱件、實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法

有效

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112798645B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楚化強(qiáng);許年;楊杰;蔣瀚濤
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué);山東沃烯新材料科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京沃杰永益知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11905
• 代理人: 孟宏偉

1.一種多角度檢測沸騰換熱的受熱件，其特征在于，包括待測改性表面部分（230）和待測受熱柱（200），所述待測改性表面部分（230）設(shè)置在所述待測受熱柱（200）的頂部，且所述待測改性表面部分（230）以可變角度安裝于所述待測受熱柱（200）上；

所述待測受熱柱（200）包括底部受熱柱（210）和中間軌道柱（220），所述中間軌道柱（220）的頂部形成有半圓形軌道（222），所述待測改性表面部分（230）的上表面形成有改性表面，下表面形成為弧形，所述弧形與所述軌道（222）相配合；

所述底部受熱柱（210）和所述中間軌道柱（220）通過可拆卸結(jié)構(gòu)連接，所述可拆卸結(jié)構(gòu)包括：

下柱體，連接于所述底部受熱柱（210）的頂部；

上柱體，連接于所述中間軌道柱（220）的底部，所述上柱體插入所述下柱體內(nèi)；

所述中間軌道柱（220）上還設(shè)置有至少一個聚四氟乙烯插片（700），至少一個所述聚四氟乙烯插片（700）和所述待測改性表面部分（230）占據(jù)全部所述軌道（222）。

2.一種多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的受熱件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括：

沸騰池，其具有沸騰腔室，用于容置液體工質(zhì)并提供封閉空間；和

用于對所述待測受熱柱（200）進(jìn)行加熱的待測柱加熱系統(tǒng)（500）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沸騰池上設(shè)置有與所述待測受熱柱（200）相配合的槽體結(jié)構(gòu)，所述待測受熱柱（200）安裝時，所述待測改性表面部分（230）顯露于所述沸騰腔室，所述待測受熱柱（200）的底部與所述待測柱加熱系統(tǒng)（500）連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沸騰池包括沸騰池主體（800）和聚四氟乙烯底座（100），所述槽體結(jié)構(gòu)形成于所述聚四氟乙烯底座（100）上；所述槽體結(jié)構(gòu)包括位于所述聚四氟乙烯底座（100）中間位置的組裝槽和與所述中間軌道柱（220）相配合的受熱柱安裝槽（112），所述組裝槽的半徑等于所述軌道（222）半徑與所述待測改性表面部分（230）厚度之和。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括液體工質(zhì)加熱系統(tǒng)（600）和觀測臺系統(tǒng)（400），所述液體工質(zhì)加熱系統(tǒng)（600），用于對所述液體工質(zhì)進(jìn)行加熱并控制溫度恒定；所述觀測臺系統(tǒng)（400）包括待測柱溫度測量單元和現(xiàn)象采集單元，所述待測柱溫度測量單元用于采集所述待測受熱柱（200）的溫度，所述現(xiàn)象采集單元用于采集并記錄所述沸騰腔室內(nèi)沸騰的現(xiàn)象。

7.一種多角度檢測沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：利用權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體包括以下步驟：

1）實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備：

實(shí)驗(yàn)前調(diào)整待測改性表面部分（230）在待測受熱柱（200）上的位置，從而確定沸騰表面的角度；軌道（222）上未被待測改性表面部分（230）覆蓋的位置，用聚四氟乙烯插片（700）覆蓋；將待測柱加熱系統(tǒng)（500）與待測受熱柱（200）連接，整體放入聚四氟乙烯底座（100）；在沸騰池中倒入液體工質(zhì)，將液體工質(zhì)加熱系統(tǒng)（600）連接；

2）啟動實(shí)驗(yàn)裝置

啟動與液體工質(zhì)加熱系統(tǒng)（600）相連的電源（640），控制液體工質(zhì)的溫度達(dá)到指定溫度后斷電；

啟動待測柱加熱系統(tǒng)（500），為待測受熱柱（200）加熱；

3）信息采集：

啟動待測柱溫度測量單元，采集待測受熱柱（200）的溫度數(shù)據(jù)，做好采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備；

啟動現(xiàn)象采集單元，調(diào)整位置和角度，使其采集端對準(zhǔn)待測改性表面部分（230），記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

4）工況調(diào)整，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

調(diào)整工況Ⅰ：

設(shè)定溫度指標(biāo)為低于飽和溫度的某一溫度；

待溫度穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)待測柱加熱系統(tǒng)（500）的輸出功率，獲得過冷沸騰情況下的溫度數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，保存文件和數(shù)據(jù)；

調(diào)整工況Ⅱ：

設(shè)定溫度指標(biāo)為飽和溫度；

待溫度穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)待測柱加熱系統(tǒng)（500）的輸出功率，獲得飽和沸騰情況下的溫度數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，保存文件和數(shù)據(jù)；

調(diào)整工況Ⅲ：

通過氣泵改變沸騰腔室內(nèi)部氣壓，設(shè)定溫度指標(biāo)為此氣壓下的飽和溫度；

待溫度穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)待測柱加熱系統(tǒng)（500）的輸出功率，獲得飽和沸騰情況下的溫度數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，保存文件和數(shù)據(jù)；

調(diào)整工況Ⅳ：

通過氣泵改變沸騰腔室內(nèi)部氣壓，設(shè)定溫度指標(biāo)低于此氣壓下的飽和溫度的某一溫度；

待溫度穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)待測柱加熱系統(tǒng)（500）的輸出功率，獲得過冷沸騰情況下的溫度數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，保存文件和數(shù)據(jù)；

5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，觀察分析溫度數(shù)據(jù)以及現(xiàn)象采集系統(tǒng)一定時間內(nèi)采集到的氣泡脫離數(shù)量計(jì)算氣泡的脫離頻率；分析氣泡變化機(jī)理，找出沸騰換熱性能更好的表面材料和結(jié)構(gòu)。