[发明专利]一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置

说明书

本发明涉及一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置，包括环形的侧板，侧板下端连接有样品，样品与侧板半合围形成工质容腔，侧板上部可拆卸地连接有第一透明绝热板，第一透明绝热板上端设有与工质容腔连通的加液孔，第一透明绝热板下端抵接于样品上端，第一透明绝热板与样品之间的间隙形成工质流道，第一透明绝热板与样品之间距离可以调节，样品设有加热装置和温度传感装置。能够观察到工质在不同尺寸的工质流道中的气液变化情况，满足更多实验需求。通过控制工质温度、加热热流和工质流道等参数，实现多边界条件耦合作用下对超临界压力流体在工质流道内对流传热及汽泡动力学特征的研究。

技术领域

本发明涉及超薄均热板领域，特别是涉及一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置。

背景技术

临界热流密度是流动沸腾的传热极限，准确地预测临界热流密度值对均热板的设计具有重要意义。超薄均热板因具有结构紧凑、均温性好、换热面积大等优点被广泛应用在需小体积或需快速散高热的电子产品。

现有的均热板中预测临界热流密度的一些经验关系式都是基于自己实验数据拟合得到的，准确性强烈依赖于实验工况的相似性，无法推广到其他工况。所以，研究的方向在于通过可视化研究观察临界时两相的特性和汽泡行为，建立预测模型。传统的可视化装置采用一面金属和一面透明视窗压制的方式形成，给金属侧流道通电利用电阻的热效应给流体加热，并且在金属加热板外表面打孔嵌入热电偶获取流道内壁温度。这种装置存在流道间隙无法精确控制，加工困难，不方便拆装等问题。

现有技术公开了一种流体研究用可视化实验装置，包括流道组件，方体框架、两个相对的绝热板以及电加热板；两个绝热板之间的间隙形成流道，两个绝热板的朝向所述流道的板面上均设置有所述电加热板；方体框架上相对的两个侧壁上均开设有观察窗，且所述观察窗与两个所述绝热板之间的间隙相对。虽然该结构设计可以从侧面直观的观察气泡生长，但该装置中的两个绝热板的间隙不能调整，适应性不强，无法研究间隙效应对流动的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置，实现多边界条件耦合作用下对超临界压力流体在工质流道内对流传热及汽泡动力学特征的研究，为研究工质流道中临界沸腾现象的机理提供实验条件。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置，包括环形的侧板，侧板下端连接有样品，样品与侧板半合围形成工质容腔，侧板上部可拆卸地连接有第一透明绝热板，第一透明绝热板上端设有与工质容腔连通的加液孔，第一透明绝热板下端抵接于样品上端，第一透明绝热板与样品之间的间隙形成工质流道，第一透明绝热板与样品之间距离可以调节，样品设有加热装置和温度传感装置。

进一步，第一透明绝热板与侧板螺纹连接。

进一步，侧板为第二透明绝热板，第二透明绝热板上部卡接有上盖，加液孔设于上盖，上盖中部设有通孔，第一透明绝热板与上盖之间设有调节套筒，调节套筒下端抵接于第一透明绝热板，调节套筒外侧壁螺纹连接于上盖通孔，调节套筒设有观察孔，观察孔与样品对应。

进一步，第二透明绝热板一侧设有光源和高速相机，光源和高速相机均朝向工质流道方向布置。

进一步，调节套筒与第一透明绝热板之间设有内密封圈，调节套筒与上盖之间设有外密封圈。

进一步，调节套筒内侧壁设有内阶梯结构，内阶梯结构设于内密封圈一侧，调节套筒外侧壁设有外阶梯结构，外阶梯结构设于外密封圈一侧。

进一步，加热装置包括铜块与加热棒，铜块上部设有铜块凹槽，样品卡接于铜块凹槽，加热棒镶嵌于铜块内。

进一步，温度传感装置包括热电偶，热电偶设于加热棒一侧，热电偶镶嵌于铜块内。