[实用新型]一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源换热技术领域，更具体地说，涉及一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置及实验方法。

背景技术

沸腾传热热量从壁面传给液体，使液体沸腾汽化的对流传热过程。沸腾传热与气泡的产生和脱离密切相关，气泡形成的条件是：①液体必须过热；②要有汽化核心。这些条件是由气泡与周围液体的力平衡和热平衡所决定的。沸腾作为一种高效的具有相变的换热方式广泛存在于各种换热设备中，如锅炉炉膛的水冷壁，微电子的冷却器等，由于气泡行为的复杂特性，对其研究尚不充分，因而在很大程度上限制了其应用。

影响沸腾传热过程的因素很多，包括液体和蒸气的性质、加热面的表面物理性质和粗糙程度，尤其重要的是液体对表面的润湿性以及操作压力和温度差。在泡核沸腾范围内，温度差越大，传热分系数也越大。加热壁面粗糙和能被液体润湿时，也能使传热分系数增大。据此，将细小金属颗粒沉积于金属板或管上，制成金属多孔表面，可使沸腾传热分系数提高十几倍至几十倍。而通过对气泡的研究，能够分析出加热方式、液体扰动性对于沸腾传热的影响，有助于加快沸腾传热技术的发展。

现有技术中已有相关的技术方案公开，本方案申请人曾于2016年6月24日申报过类似的专利技术方案，专利申请号：201610477989.4，专利名称：一种可视化大容器沸腾实验装置，该申请案公开了一种可视化大容器实验装置，属于能源换热领域。该装置主要由支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构和高速摄像机和扫描电镜等组成，所述加热丝固定调节机构设置在支架上，水浴加热机构位于加热丝固定调节机构下方，在支架上设置有仿臂支架，扫描电镜固定在仿臂支架上，通过高速摄像机和扫描电镜采集实验数据。

上述申请案能够直接观察到加热丝上气泡生长过程和各种射流现象，并可获得加热丝上气泡的直径与热流密度的关系，但是经过使用发现，气泡还会受到重力等因素的影响，而这种实验装置无法完成检测重力的是影响实验，需要进一步改进。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中实验装置无法观测重力对气泡生成影响的不足，提供了一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，本实用新型适用于任何工质，能够直接观察到加热丝上气泡生长过程和各种射流现象，并且可同时研究水平和倾斜等不同情况，可获得加热丝上气泡的直径与热流密度的关系，从而为研究沸腾换热问题提供了理论研究基础。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，包括支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构、高速摄像机和扫描电镜，所述的加热丝固定调节机构中的固定机构主要由量角片、滑槽和沸腾加热丝组成，量角片为半圆环形，其中部与加热丝固定架连接，在量角片上对称开设有滑槽，所述沸腾加热丝的端部通过调节螺钉固定在滑槽中，通过调节螺钉调节沸腾加热丝的倾斜角度。

作为本发明更进一步的改进，所述的加热丝固定架的底端伸出在量角片的凹弧内，其底端与沸腾加热丝相连，使沸腾加热丝被分为两部分。

作为本发明更进一步的改进，所述加热丝固定架底部设置有与导线相连的两个卡座，加热丝固定架底部引出两根沸腾加热丝，该沸腾加热丝一端与卡座相连，另一端与调节螺钉相连，形成两个回路。

作为本发明更进一步的改进，所述量角片上对称设置有两段半裸导线，该半裸导线为圆弧形，且半径尺寸小于滑槽的半径尺寸。

作为本发明更进一步的改进，所述量角片上刻有刻度线，该刻度线沿滑槽的边沿设置。

作为本发明更进一步的改进，装置中的支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构相连接，所述加热丝固定调节机构设置在支架上，水浴加热机构位于加热丝固定调节机构下方，在支架上设置有仿臂支架，扫描电镜固定在仿臂支架上，通过高速摄像机和扫描电镜采集实验数据。

作为本发明更进一步的改进，加热丝固定调节机构中的调节机构主要由实验台顶环、升降支杆固定架和升降支杆组成，升降支杆固定架沿支架上端的实验台顶环径向设置并能够绕实验台顶环中心轴转动，所述升降支杆活动设置在升降支杆固定架下部，并能够通过升降支杆控制加热丝固定机构上下运动。

作为本发明更进一步的改进，所述的水浴加热机构包括加热池、沸腾池和加热模块，加热模块用于对加热池内的液体换热工质加热，加热池通过液体换热工质对放置在其内部的沸腾池加热，加热丝固定调节机构上的沸腾加热丝放置在沸腾池内的蒸馏水中进行实验。