[发明专利]一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种多角度检测沸腾换热的受热件，其特征在于，包括待测改性表面部分（230）和待测受热柱（200），所述待测改性表面部分（230）设置在所述待测受热柱（200）的顶部，且所述待测改性表面部分（230）以可变角度安装于所述待测受热柱（200）上；

所述待测受热柱（200）包括底部受热柱（210）和中间轨道柱（220），所述中间轨道柱（220）的顶部形成有半圆形轨道（222），所述待测改性表面部分（230）的上表面形成有改性表面，下表面形成为弧形，所述弧形与所述轨道（222）相配合；

所述底部受热柱（210）和所述中间轨道柱（220）通过可拆卸结构连接，所述可拆卸结构包括：

下柱体，连接于所述底部受热柱（210）的顶部；

上柱体，连接于所述中间轨道柱（220）的底部，所述上柱体插入所述下柱体内；

所述中间轨道柱（220）上还设置有至少一个聚四氟乙烯插片（700），至少一个所述聚四氟乙烯插片（700）和所述待测改性表面部分（230）占据全部所述轨道（222）。

2.一种多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，包括权利要求1所述的受热件。

3.根据权利要求2所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，还包括：

沸腾池，其具有沸腾腔室，用于容置液体工质并提供封闭空间；和

用于对所述待测受热柱（200）进行加热的待测柱加热系统（500）。

4.根据权利要求3所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述沸腾池上设置有与所述待测受热柱（200）相配合的槽体结构，所述待测受热柱（200）安装时，所述待测改性表面部分（230）显露于所述沸腾腔室，所述待测受热柱（200）的底部与所述待测柱加热系统（500）连接。

5.根据权利要求4所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述沸腾池包括沸腾池主体（800）和聚四氟乙烯底座（100），所述槽体结构形成于所述聚四氟乙烯底座（100）上；所述槽体结构包括位于所述聚四氟乙烯底座（100）中间位置的组装槽和与所述中间轨道柱（220）相配合的受热柱安装槽（112），所述组装槽的半径等于所述轨道（222）半径与所述待测改性表面部分（230）厚度之和。

6.根据权利要求5所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括液体工质加热系统（600）和观测台系统（400），所述液体工质加热系统（600），用于对所述液体工质进行加热并控制温度恒定；所述观测台系统（400）包括待测柱温度测量单元和现象采集单元，所述待测柱温度测量单元用于采集所述待测受热柱（200）的温度，所述现象采集单元用于采集并记录所述沸腾腔室内沸腾的现象。

7.一种多角度检测沸腾换热的实验方法，其特征在于：利用权利要求6所述的实验装置进行实验，具体包括以下步骤：

1）实验前的准备：

实验前调整待测改性表面部分（230）在待测受热柱（200）上的位置，从而确定沸腾表面的角度；轨道（222）上未被待测改性表面部分（230）覆盖的位置，用聚四氟乙烯插片（700）覆盖；将待测柱加热系统（500）与待测受热柱（200）连接，整体放入聚四氟乙烯底座（100）；在沸腾池中倒入液体工质，将液体工质加热系统（600）连接；

2）启动实验装置

启动与液体工质加热系统（600）相连的电源（640），控制液体工质的温度达到指定温度后断电；

启动待测柱加热系统（500），为待测受热柱（200）加热；

3）信息采集：

启动待测柱温度测量单元，采集待测受热柱（200）的温度数据，做好采集数据的准备；

启动现象采集单元，调整位置和角度，使其采集端对准待测改性表面部分（230），记录实验现象；

4）工况调整，获取实验数据：

调整工况Ⅰ：

设定温度指标为低于饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅱ：

设定温度指标为饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅲ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标为此气压下的饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅳ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标低于此气压下的饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

5）实验数据处理：

实验数据采集结束后，观察分析温度数据以及现象采集系统一定时间内采集到的气泡脱离数量计算气泡的脱离频率；分析气泡变化机理，找出沸腾换热性能更好的表面材料和结构。