[发明专利]一种可用于在不同饱和压力下进行稳态池沸腾的实验装置

说明书

本发明涉及一种可用于在不同饱和压力下进行稳态池沸腾的实验装置，包括外壳、端盖、加热器和温度传感器，加热器用于对沸腾溶液加热，温度传感器用于检测沸腾溶液的温度。其特征在于，所述的实验装置还包括内胆、真空泵、恒温槽、设置在外壳上的至少一组入口接管和出口接管，端盖用于密封外壳和内胆，由外壳和端盖所密封的腔体与由内胆与端盖所围成的内腔之间不连通；内胆与外壳之间的腔体通过入口接管和出口接管与恒温槽相连通，恒温槽内冷却剂在腔体内循环，用于控制内胆的温度；沸腾溶液置于内胆里，真空泵用于对内胆抽取真空。本发明还提供利用所示装置实现的进行稳态池沸腾实验的方法。

技术领域

本发明涉及一种可用于在不同饱和压力下进行稳态池沸腾传热的实验装置。

背景技术

池沸腾实验装置广泛应用于相变换热实验中。在饱和溶液中的沉浸不同种类的物体(一般为金属)，通过电加热使金属的表面产生气泡，金属表面上的进行的沸腾称为饱和沸腾。池沸腾实验装置可以改变金属的电加热功率，通过观察窗观察气泡产生的状态(孤立气泡区、气柱汽块区和膜态沸腾区)，同时可以测量过热度，得到池沸腾曲线。

普通的沸腾装置由带观察窗的容器、电加热元件和测温装置组成，一般只能用于常压下(一个大气压)的稳态沸腾实验。即使对容器进行抽真空操作，满足不同饱和压力的实验条件，但是容器内的溶液由于改变了饱和压力造成饱和温度也随之改变，会与环境进行换热，满足不了稳态实验的条件。以抽负压(低于一个大气压)为例，当容器内的压力持续减小，使容器内溶液在该饱和压力对应的饱和温度小于外界环境温度时，容器内的溶液会从环境持续的吸收热量，达不到稳态实验的条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可用于在不同饱和压力下进行稳态池沸腾传热的实验装置。本发明的技术方案如下：

一种可用于在不同饱和压力下进行稳态池沸腾的实验装置，包括外壳、端盖、加热器和温度传感器，加热器用于对沸腾溶液加热，温度传感器用于检测沸腾溶液的温度，其特征在于，所述的实验装置还包括内胆、真空泵、恒温槽、设置在外壳上的至少一组入口接管和出口接管，端盖用于密封外壳和内胆，由外壳和端盖所密封的腔体与由内胆与端盖所围成的内腔之间不连通；内胆与外壳之间的腔体通过入口接管和出口接管与恒温槽相连通，恒温槽内冷却剂在腔体内循环，用于控制内胆的温度；沸腾溶液置于内胆里，真空泵用于对内胆抽取真空。

优选地，端盖包括相互连接的内端盖和外端盖，内端盖与外壳和内胆顶部密封连接。

优选地，内端盖的材质为聚四氟乙烯。

优选地，在内胆和外壳的相应位置分别设置有两个观察窗。

优选地，所述的温度传感器为热电偶。

优选地，所述的实验装置还设置有压力传感器，压力传感器用于测量内胆里的压力值。

本发明同时提供采用上述实验装置实现的温态池沸腾传热的实验方法，其特征在于，在进行测量不同饱和压力下的稳态的池沸腾实验时，先开启真空泵，对内胆进行抽真空，内胆内的沸腾溶液达到的饱和状态，此时的饱和温度为室温；为了使内胆中的沸腾溶液达到不同饱和压力下的饱和状态，采用如下的操作：通过调节恒温槽内的冷却剂的温度，使内胆内沸腾溶液的温度始终处于饱和压力对应的饱和温度，从而即改变了饱和压力，又能够达到稳态实验的条件。

本发明可用于实验室测量不同饱和压力下的稳态池沸腾传热特性，具有以下优点：

(1)设备简易，原理简单，制作成本低；

(2)本装置可以测量沸腾溶液处于不同饱和压力下的池沸腾传热特性；

(3)本装置由双层结构组成，对内部的沸腾溶液进行控温处理，保证实验在稳态的工况下进行。

附图说明：

图1整体装置图