全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源工程行業(yè)，池式沸騰現(xiàn)象普遍存在。池式沸騰能夠大幅提高池式加熱工質(zhì)的傳熱能力，因此對(duì)池式沸騰特性的認(rèn)知有助于改善能源使用過(guò)程，提高利用效率，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)此做出了大量的研究。氣泡的行為是池式沸騰研究的關(guān)鍵因素，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法只能宏觀上進(jìn)行研究，不能研究氣泡的微觀行為。池式沸騰的研究中，氣泡脫離加熱面壁面的過(guò)程很重要，但傳統(tǒng)池式沸騰采用金屬加熱的方法，實(shí)現(xiàn)與維持工質(zhì)的沸騰。這類傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)存在一定局限性，例如研究氣泡的生長(zhǎng)過(guò)程需要在氣泡背面進(jìn)行觀測(cè)，而金屬加熱面擋住了氣泡背面，只能從加熱壁面的上方對(duì)加熱過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，不能直接觀察氣泡在與壁面接觸面的行為，對(duì)實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)很大不便。而且在這些實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)熱電偶測(cè)量溫度則只能單點(diǎn)測(cè)量，不能獲得全場(chǎng)的瞬時(shí)溫度；通過(guò)光纖探針測(cè)量空泡份額也只能獲得局部的空泡份額。針對(duì)這些弊端，近期有研究者應(yīng)用了新的實(shí)驗(yàn)手段，如激光誘導(dǎo)熒光法測(cè)溫，激光診斷的方法測(cè)量空泡份額。這些新的實(shí)驗(yàn)方法都采用了可視化的技術(shù)思想，需要運(yùn)用可視化的實(shí)驗(yàn)裝置。但是從目前已公開(kāi)發(fā)表的資料來(lái)看，這些可視化裝置大多只能實(shí)現(xiàn)特定面上的可視化觀測(cè)，很難實(shí)現(xiàn)全方位的可視化。如謝建等《淹沒(méi)微孔處氣泡形成及運(yùn)動(dòng)特性特性》(中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì).學(xué)術(shù)會(huì)議論文)，就使用了可視化的實(shí)驗(yàn)裝置，但由于加熱面的遮擋，只能從側(cè)面觀測(cè)氣泡的形成過(guò)程，不能夠直接從氣泡底面觀測(cè)。沈雪松等《大孔徑高氣速單孔氣泡形成》(化工學(xué)報(bào).第59卷第9期.2008年9月)，也采用了可視化觀測(cè)的方法，但是由于不能實(shí)現(xiàn)氣泡底部觀測(cè)，其觀測(cè)效果也是受到了一定的限值。而且加熱面的位置對(duì)汽泡產(chǎn)生有很大影響，有必要研究不同加熱位置氣泡的產(chǎn)生過(guò)程，因此有必要設(shè)計(jì)一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置能夠從各個(gè)角度，尤其是能夠從底面對(duì)沸騰現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工方便、能實(shí)現(xiàn)全方位可視化的全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括觀測(cè)容器、加熱組件和冷凝組件，所述加熱組件包括固定支架和安裝在固定支架上的ITO加熱玻璃，所述觀測(cè)容器包括容器本體和觀測(cè)窗口，容器本體包括四個(gè)側(cè)面和容器底板，容器底板設(shè)置ITO加熱玻璃安裝孔，加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔安裝在容器本體底部，加熱組件外部固定安裝容器底板，容器本體的四個(gè)側(cè)面設(shè)置開(kāi)孔，觀測(cè)窗口安裝在所述開(kāi)孔位置，容器本體內(nèi)部的上端安裝冷凝組件，所述冷凝組件包括冷凝管和用于連接外部管路的兩個(gè)接頭。
[0005]本實(shí)用新型還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0006]1.在所述容器本體的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置第二 ITO加熱玻璃安裝孔，第二加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔安裝在容器本體側(cè)面。
[0007]2.在容器本體上部設(shè)置容器蓋板，所述容器蓋板上設(shè)置觀測(cè)窗口。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用ITO加熱玻璃進(jìn)行加熱，加熱組件透明，能夠克服傳統(tǒng)池式沸騰采用金屬加熱方法只能從加熱壁面的上方對(duì)加熱過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)的不足，本實(shí)用新型提供的實(shí)驗(yàn)裝置直接觀察氣泡在與壁面接觸面的行為，便于對(duì)氣泡行為的研究；本實(shí)用新型的加熱組件設(shè)置在觀測(cè)容器的底部及側(cè)面，能夠研究不同加熱位置對(duì)池式沸騰的影響，加熱面的位置對(duì)氣泡產(chǎn)生有很大影響，一般現(xiàn)有技術(shù)提供的實(shí)驗(yàn)裝置都是進(jìn)行豎直方向的氣泡的研究，如若要研究水平方向或其他位置的氣泡行為，需要將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行倒置或側(cè)放，加熱線路也需要重新布置，本實(shí)用新型在觀測(cè)容器的側(cè)面設(shè)置了第二加熱組件，能實(shí)現(xiàn)不同加熱位置對(duì)氣泡產(chǎn)生的影響；且在實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)表面設(shè)置了可視化觀測(cè)窗口，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)流體的全方位觀測(cè)；在實(shí)驗(yàn)裝置的上端設(shè)置了容器蓋板，能夠避免易揮發(fā)的工質(zhì)揮發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；且本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于加工、安裝與拆卸。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的外觀圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型觀測(cè)容器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型加熱組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5是本實(shí)用新型冷凝組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施案例一:結(jié)合圖1至圖5，本實(shí)用新型包括包括觀測(cè)容器1、加熱組件2和冷凝組件3，所述加熱組件I包括固定支架8和安裝在固定支架8上的ITO加熱玻璃7，ITO加熱玻璃7可以實(shí)現(xiàn)和維持所研究工質(zhì)的沸騰狀態(tài)，且固定支架8將ITO加熱玻璃7固定，里面包含有導(dǎo)線，導(dǎo)線與外部電路連接為ITO加熱玻璃7提供加熱電，以ITO加熱玻璃7作為加熱元件能夠最大程度的對(duì)加熱壁面的沸騰現(xiàn)象進(jìn)行可視化研究，實(shí)現(xiàn)氣泡生長(zhǎng)過(guò)程的直接研究，能在氣泡背面進(jìn)行觀測(cè)；所述觀測(cè)容器I包括容器本體4和觀測(cè)窗口 5，容器本體4包括四個(gè)側(cè)面和容器底板6，容器底板6設(shè)置ITO加熱玻璃安裝孔12，加熱組件2通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔12安裝在容器本體4底部，加熱組件2外部固定安裝容器底板6，容器本體4的四個(gè)側(cè)面設(shè)置開(kāi)孔，觀測(cè)窗口 5安裝在所述開(kāi)孔位置，也即本實(shí)用新型的觀測(cè)窗口有多個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的全方位觀測(cè)，能夠獲得完整的可視化信息；容器本體4內(nèi)部的上端安裝冷凝組件3，冷凝組件3能為實(shí)驗(yàn)裝置提供冷卻，所述冷凝組件3包括冷凝管9和用于連接外部管路的兩個(gè)接頭10，冷凝管9通過(guò)接頭10與外部冷凝劑回路相連接，為裝置內(nèi)流體提供冷卻，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行冷卻，防止超壓。
[0016]實(shí)驗(yàn)所使用的測(cè)量組件包括熱電偶和光纖探針，用以測(cè)量容器內(nèi)部溫度與空泡份額。在實(shí)驗(yàn)中，既可以采用傳統(tǒng)方法，通過(guò)熱電偶、光纖探針測(cè)量流體的溫度與空泡份額，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行初步標(biāo)定，也可以采用激光診斷的方法，進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)，測(cè)量溫度場(chǎng)與空泡份額。
[0017]實(shí)驗(yàn)時(shí)將各部分按照附圖中所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接安裝，先將ITO加熱玻璃7安裝在所述固定支架8上，再將安裝有ITO加熱玻璃7的固定支架8整體安裝在觀測(cè)容器I的底部，將容器底板6安裝在固定支架8的外部；將觀測(cè)窗口 5安裝在觀測(cè)容器I的其余側(cè)表面上，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將觀測(cè)容器I內(nèi)充水，利用加熱組件2進(jìn)行加熱，即可實(shí)現(xiàn)池式沸騰；通過(guò)測(cè)量組件、高速攝影儀等可對(duì)加熱組件2附近的沸騰行為進(jìn)行可視化研究；同時(shí)冷凝組件3外接循環(huán)水，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行冷卻，防止超壓。
[0018]實(shí)施案例二:根據(jù)實(shí)施案例一所述的全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，在所述容器本體4的側(cè)面設(shè)置第二 ITO加熱玻璃安裝孔13，第二加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔13安裝在容器本體4側(cè)面。也即本實(shí)用新型在觀測(cè)容器I的底面和側(cè)面分別設(shè)置了加熱組件2，能夠完成對(duì)加熱面位置的不同對(duì)氣泡產(chǎn)生的不同影響，也即能夠研究不同加熱位置氣泡的產(chǎn)生過(guò)程，實(shí)現(xiàn)關(guān)于不同加熱位置對(duì)池式沸騰的影響的研究。
[0019]實(shí)施案例三:根據(jù)實(shí)施案例一和實(shí)施案例二所述的全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，在容器本體4上部設(shè)置容器蓋板11，所述容器蓋板11上設(shè)置觀測(cè)窗口 5。這樣不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通液體的池式沸騰的研究，針對(duì)部分易揮發(fā)的加熱工質(zhì)，如果沒(méi)有容器蓋板5，隨著加熱的進(jìn)行工質(zhì)會(huì)逐漸減少，對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，設(shè)置容器蓋板5后則可以避免這種影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，包括觀測(cè)容器、加熱組件和冷凝組件，其特征在于:所述加熱組件包括固定支架和安裝在固定支架上的ITO加熱玻璃，所述觀測(cè)容器包括容器本體和觀測(cè)窗口，容器本體包括四個(gè)側(cè)面和容器底板，容器底板設(shè)置ITO加熱玻璃安裝孔，加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔安裝在容器本體底部，加熱組件外部固定安裝容器底板，容器本體的四個(gè)側(cè)面設(shè)置開(kāi)孔，觀測(cè)窗口安裝在所述開(kāi)孔位置，容器本體內(nèi)部的上端安裝冷凝組件，所述冷凝組件包括冷凝管和用于連接外部管路的兩個(gè)接頭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述容器本體的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置第二 ITO加熱玻璃安裝孔，第二加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔安裝在容器本體側(cè)面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在容器本體上部設(shè)置容器蓋板，所述容器蓋板上設(shè)置觀測(cè)窗口。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種全方位可視化池式沸騰實(shí)驗(yàn)裝置，包括觀測(cè)容器、加熱組件和冷凝組件，加熱組件包括固定支架和安裝在固定支架上的ITO加熱玻璃，所述觀測(cè)容器包括容器本體和觀測(cè)窗口，容器本體包括四個(gè)側(cè)面和容器底板，容器底板設(shè)置ITO加熱玻璃安裝孔，加熱組件通過(guò)ITO加熱玻璃安裝孔安裝在容器本體底部，加熱組件外部固定安裝容器底板，容器本體的四個(gè)側(cè)面設(shè)置開(kāi)孔，觀測(cè)窗口安裝在所述開(kāi)孔位置，容器本體內(nèi)部的上端安裝冷凝組件，所述冷凝組件包括冷凝管和用于連接外部管路的兩個(gè)接頭。本實(shí)用新型可以模擬工業(yè)設(shè)備中的池式沸騰，對(duì)流體工質(zhì)的流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行可視化研究，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可視化觀測(cè)方便，研究工況范圍廣。
【IPC分類】G01N25/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204731178
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420587789
【發(fā)明人】譚思超, 李少丹, 王嘯宇, 王瑞奇, 高璞珍, 付學(xué)寬
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2014年10月11日