[发明专利]一种耐高温高压可视化矩形窄缝通道实验装置

摘要

本发明公开了一种耐高温高压可视化矩形窄缝通道实验装置，包括由入口导电铜柱、入口固定电极、铜辫、滑动电极、加热板和出口固定电极、出口导电铜柱构成的导电回路，由入口通道、入口缓冲腔、矩形窄缝通道和出口缓冲腔、出口通道组成的流体流动通道，由嵌在陶瓷基体凹槽中的加热板和石英玻璃构成的可承受高温高压汽液两相流体冲击的矩形窄缝通道，嵌入在陶瓷基体中用于测量相关实验参数的测压组件及热电偶组件；流体经过入口通道和入口缓冲腔后进入矩形窄缝通道，在矩形窄缝通道中流体受热后沸腾形成汽液两相流型结构，通过石英玻璃可有效地观察到通道内汽泡行为及流型转变，为深入研究窄通道内流动和传热机理提供了实验保障条件。

主权项

1.一种耐高温高压可视化矩形窄缝通道实验装置，其特征在于：包括烧结而成的陶瓷基体(P)，置入陶瓷基体(P)一侧凹形通道中的加热板(G)，压合在凹形通道中与加热板(G)间留有间隙的石英玻璃(E)，加热板(G)宽度与凹形通道宽度之间采用公差配合的方式紧固，加热板(G)长度小于凹形通道长度，两边留有空腔；还包括由嵌在陶瓷基体(P)中导电装置即入口导电铜柱(U)、入口固定电极(J)、铜辫(R)、滑动电极(H)、加热板(G)和出口固定电极(D)、出口导电铜柱(N)构成的导电回路，陶瓷基体(P)另一侧的一端插入导电铜柱(U)，另一端插入出口导电铜柱(N)，入口固定电极(J)与导电铜柱(U)由圆孔配合连接并焊接紧固，滑动电极(H)的一部分垫在固定电极(J)之上，接触面为自由滑动面，滑动电极(H)与入口固定电极(J)之间靠铜辫(R连接用于导电，且二者之间留有间隙(I)，滑动电极(H)上底面和出口固定电极(D)的上底面均完全贴合于加热板(G)下底面并焊接而成，出口导电铜柱(N)与出口固定电极(D)圆孔配合并焊接紧固；还包括由入口通道(T)、入口缓冲腔(K)、矩形窄缝通道(F)和出口缓冲腔(C)、出口通道(M)组成的流体流动通道，入口导电铜柱(U)的中空间隙为入口通道(T)，出口导电铜柱(N)的中空间隙为出口通道(M)，入口导电铜柱(U)顶部与加热板(G)一侧面、石英玻璃(E)部分底面围城的区域为入口缓冲腔(K)，出口导电铜柱(N)顶部与加热板(G)另一侧面、石英玻璃(E)部分底面围城的区域为出口缓冲腔(C)，石英玻璃(E)与加热板(G)之间的间隙即为矩形窄缝通道(F)；还包括位于陶瓷基体(P)上的进口测压组件孔(S)、出口测压组件孔(O)和多个热电偶组件系列孔(Q)以及用于压合石英玻璃(E)和陶瓷基体(P)的上不锈钢紧固件(B)和下不锈钢紧固件(L)，进口测压孔(S)穿过下不锈钢紧固件(L)、陶瓷基体(P)、滑动电极(H)和加热板(G)与窄缝通道(F)连通，出口测压组件孔(O)穿过不锈钢下紧固件(L)、陶瓷基体(P)、固定电极(D)和加热板(G)与窄缝通道(F)连通，多个热电偶组件系列孔(Q)均穿过不锈钢下紧固件(L)和陶瓷基体(P)直达加热板(G)但不穿过加热板(G)，孔位横向布置在加热板(G)中心线上且等间距分布，入口测压组件孔(S)和首个热电偶组件孔以及出口测压组件孔(O)和最后一个热电偶组件孔均相隔一定距离，上不锈钢紧固件(B)和下不锈钢紧固件(L)用螺栓(A)紧固连接以便压合石英玻璃(E)与陶瓷基体(P)，上不锈钢紧固件(B)为一平板，中间开方形槽，方形槽尺寸小于石英玻璃(E)，以上所有组件与陶瓷基体(P)的接触面之间全部涂抹高温密封胶用于密封连接；流体通过入口通道(T)进入实验装置，经过入口缓冲腔(K)后流经矩形窄缝通道(F)，此时流体流动处于充分发展阶段，再经出口缓冲腔(C)及出口通道(M)流出，当流体流量达到预定值后稳步增加压力，在入口导电铜柱(U)和出口导电铜柱(N)上接入直流电源，电流流经加热板(G)后发热直接加热通道中的流体，缓慢升高电源功率直至出现两相沸腾，随着加热功率的不同，两相结构也会发生相应的变化，透过石英玻璃(E)能够直观的观察汽液两相流体的流型结构及汽泡行为。