一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，包括一溫控檢測裝置，所述溫控檢測裝置包括換熱表面溫度控制系統(tǒng)和流動(dòng)沸騰檢測單元；所述換熱表面溫度控制系統(tǒng)包括一加熱裝置，所述加熱裝置上端設(shè)有一延長部；所述流動(dòng)沸騰檢測單元包括上端板，下端板和位于所述上端板和所述下端板之間的玻璃板框，所述上端板，所述下端板和所述玻璃板框圍成一換熱空間。本發(fā)明采用寬通道可以減少壓力波動(dòng)對于流動(dòng)沸騰的影響，采用透明的玻璃板框便于觀察沸騰過程中氣泡的形成和脫離，通過實(shí)驗(yàn)參數(shù)測量計(jì)算出換熱表面上流動(dòng)沸騰的熱流密度；本發(fā)明可以更換換熱表面，從而研究不同換熱表面的流動(dòng)沸騰傳熱特性。
【專利說明】一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流動(dòng)沸騰換熱領(lǐng)域，具體地說是一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]流動(dòng)沸騰作為高效換熱效果已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，提高流動(dòng)沸騰的傳熱特性在傳熱和制冷領(lǐng)域中越來越被重視。對換熱表面的改進(jìn)是強(qiáng)化流動(dòng)沸騰換熱的有效方法。因此研究不同換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱效果的影響至關(guān)重要。
[0003]目前流動(dòng)沸騰試驗(yàn)操作，大多研究圓管內(nèi)或是微、窄矩形通道的流動(dòng)沸騰，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測試部分都是做成一體的，無法局部更換，而且從裝置外部也無法觀察內(nèi)部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。而且在圓管內(nèi)或是微、窄矩形通道內(nèi)的壓力較高，并對流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有技術(shù)無法局部更換、觀察內(nèi)部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及內(nèi)部壓力較高等技術(shù)問題，而提供一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0006]一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，包括一溫控檢測裝置，
[0007]所述溫控檢測裝置包括換熱表面溫度控制系統(tǒng)和流動(dòng)沸騰檢測單元；
[0008]所述換熱表面溫度控制系統(tǒng)包括一加熱裝置，
[0009]所述加熱裝置上端設(shè)有一延長部，所述延長部上設(shè)有多個(gè)安裝溫度傳感器的孔，所述孔的軸線垂直于所述延長部的延長方向，所述延長部的材質(zhì)為銅；
[0010]所述流動(dòng)沸騰檢測單元包括上端板，下端板和位于所述上端板和所述下端板之間的玻璃板框，所述上端板，所述下端板和所述玻璃板框圍成一換熱空間，
[0011]所述上端板上設(shè)有工質(zhì)流體入口，工質(zhì)流體出口和多個(gè)安裝溫度傳感器的通孔，所述工質(zhì)流體入口和所述工質(zhì)流體出口分別位于所述上端板的兩端，
[0012]所述下端板上設(shè)有容納所述延長部的通槽，所述通槽靠近所述下端板的上表面的一端設(shè)有一換熱片，所述換熱片的上表面與所述下端板的上表面處于同一平面內(nèi)，
[0013]所述流動(dòng)沸騰檢測單元通過一支撐部支撐。
[0014]進(jìn)一步地，所述延長部的側(cè)壁與所述通槽的內(nèi)壁之間設(shè)有用于填充隔熱材料的間隙，所述延長部的頂端與所述換熱片之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
[0015]進(jìn)一步地，所述加熱裝置呈實(shí)心圓柱狀，所述實(shí)心圓柱的材質(zhì)為銅，所述加熱裝置內(nèi)嵌有四個(gè)繞所述加熱裝置的軸線均勻分布的筒狀加熱器，所述筒狀加熱器的軸線平行于所述加熱裝置的軸線。
[0016]進(jìn)一步地，所述上端板與所述玻璃板框之間以及所述下端板與所述玻璃板框之間分別通過槽連接，所述槽與所述玻璃板框之間還設(shè)有密封墊，所述上端板的材質(zhì)和所述下端板的材質(zhì)均為鋁。
[0017]進(jìn)一步地，所述支撐部包括上支板，下支板和位于所述上支板和所述下支板的肋板，所述加熱裝置的下端通過隔熱襯墊與所述下支板的上表面連接，所述延長部穿過所述上支板。
[0018]進(jìn)一步地,所述間隙為1mm。
[0019]進(jìn)一步地，所述上支板上設(shè)有多個(gè)用于調(diào)整所述流動(dòng)沸騰檢測單元的水平度的蝶形螺釘。
[0020]進(jìn)一步地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括水循環(huán)系統(tǒng)，水溫控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0021]所述水循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫儲(chǔ)液器，所述恒溫儲(chǔ)液器上設(shè)有水位計(jì)和電磁離心泵，所述電磁離心泵通過流量計(jì)與所述工質(zhì)流體入口連通，所述電磁離心泵與所述流量計(jì)之間還設(shè)有與所述恒溫儲(chǔ)液器連通的旁通閥；
[0022]所述水溫控制系統(tǒng)包括冷卻器和位于所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)的加熱器，所述冷卻器通過過濾器與所述工質(zhì)流體出口連通，所述冷卻器與所述恒溫儲(chǔ)液器還通過管路一連通；
[0023]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集溫度數(shù)據(jù)的溫度傳感器和用于分析溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)；
[0024]工作狀態(tài)下，所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)的工質(zhì)通過所述電磁離心泵泵入到所述流動(dòng)沸騰檢測單元，并依次通過所述過濾器和所述冷卻器回到所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)，工質(zhì)分別經(jīng)過所述恒溫儲(chǔ)液器，所述電磁離心泵，所述流量計(jì)，從所述工質(zhì)流體入口進(jìn)入到所述流動(dòng)沸騰檢測單元，從所述工質(zhì)流體出口離開所述流動(dòng)沸騰檢測單元，經(jīng)過所述過濾器進(jìn)入到所述冷卻器，并最終回到所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用寬通道可以減少壓力波動(dòng)對于流動(dòng)沸騰的影響，因此研究不同換熱表面時(shí)，采用寬通道可以更加客觀的評價(jià)換熱面的流動(dòng)沸騰換熱效果。
[0026]本發(fā)明采用透明的玻璃板框，便于觀察沸騰過程中氣泡的形成和脫離，從而判斷換熱表面對流動(dòng)沸騰的影響。
[0027]本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)參數(shù)測量計(jì)算出換熱表面上流動(dòng)沸騰的熱流密度，并可調(diào)節(jié)換熱表面溫度及工質(zhì)流體溫度和流量。通過對不同工質(zhì)溫度和不同工質(zhì)流量時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱的影響。
[0028]本發(fā)明可以更換換熱表面，從而研究不同換熱表面的流動(dòng)沸騰傳熱特性。
[0029]基于上述理由本發(fā)明可在流動(dòng)沸騰換熱領(lǐng)域等領(lǐng)域廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031]圖1是本發(fā)明的溫控檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是圖1中A-A向示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明的溫控檢測裝置的俯視圖。
[0034]圖4是圖3中B-B向示意圖。
[0035]圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中實(shí)驗(yàn)裝置的左視圖。
[0037]圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中實(shí)驗(yàn)裝置的右視圖。
[0038]圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中實(shí)驗(yàn)裝置的俯視圖。
[0039]其中，1、溫控檢測裝置，2、恒溫儲(chǔ)液箱，3、冷卻器，4、真空表，5、壓力表，6、溫度表;
[0040]11、加熱裝置，12、流動(dòng)沸騰檢測單元，13、支撐部，21、水位計(jì)，22、電磁離心泵，23、流量計(jì)，24、旁通閥，31、過濾器，32、連接板，33、管路一，34、支座；
[0041]111、延長部，112、筒狀加熱器，113、隔熱襯墊，121、上端板，122、下端板，123、玻璃板框，124、螺栓，131、上支板，132、下支板，133、肋板；
[0042]1111、溫度傳感器一，1112、溫度傳感器二，1113、溫度傳感器三，1114、溫度傳感器四，1211、工質(zhì)流體入口，1212、工質(zhì)流體出口，1213、溫度傳感器五，1214、溫度傳感器六，1215、溫度傳感器七，1221、通槽，1222、換熱片，1231、密封墊，1311、蝶形螺釘。

【具體實(shí)施方式】
[0043]如圖1-圖4所示，一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，包括一溫控檢測裝置1，
[0044]所述溫控檢測裝置I包括換熱表面溫度控制系統(tǒng)和流動(dòng)沸騰檢測單元12 ；
[0045]所述換熱表面溫度控制系統(tǒng)包括一加熱裝置11，
[0046]所述加熱裝置上端設(shè)有一延長部111，所述延長部111上設(shè)有四個(gè)安裝溫度傳感器的孔，所述孔的軸線垂直于所述延長部111的延長方向，所述延長部111的材質(zhì)為銅，四個(gè)所述孔內(nèi)分別安裝有溫度傳感器一 1111，溫度傳感器二 1112，溫度傳感器三1113，溫度傳感器四1114，所述溫度傳感器二 1112，所述溫度傳感器三1113和所述溫度傳感器四1114沿所述延長部111的延長方向分布，所述溫度傳感器一 1111與所述溫度傳感器二 1112所在平面垂直于所述延長部111的延長方向；
[0047]所述流動(dòng)沸騰檢測單元12包括上端板121，下端板122和位于所述上端板121和所述下端板122之間的玻璃板框123，所述上端板121，所述下端板122和所述玻璃板框123圍成一換熱空間并通過八組螺栓124與螺母配合緊固，
[0048]所述上端板121上設(shè)有工質(zhì)流體入口 1211，工質(zhì)流體出口 1212和三個(gè)安裝溫度傳感器的通孔，所述工質(zhì)流體入口 1211和所述工質(zhì)流體出口 1212分別位于所述上端板121的兩端，三個(gè)所述通孔內(nèi)分別安裝有溫度傳感器五1213，溫度傳感器六1214和溫度傳感器七1215，所述工質(zhì)流體入口 1211上還設(shè)有真空表4，所述恒溫儲(chǔ)液箱2的頂端上設(shè)有壓力表5，所述恒溫儲(chǔ)液箱2的側(cè)壁上設(shè)有溫度表6 ；
[0049]所述下端板122上設(shè)有容納所述延長部111的通槽1221，所述通槽1221靠近所述下端板122的上表面的一端設(shè)有一換熱片1222，所述換熱片1222的上表面與所述下端板122的上表面處于同一平面內(nèi)，所述溫度傳感器六1214位于所述換熱片1222的正上方；
[0050]所述工質(zhì)流體入口 1211，所述溫度傳感器五1213，所述溫度傳感器六1214，所述溫度傳感器七1215和所述工質(zhì)流體出口 1212沿所述上端板121長度方向依次排列，
[0051]所述流動(dòng)沸騰檢測單元12通過一支撐部13支撐。
[0052]所述延長部111的側(cè)壁與所述通槽1221的內(nèi)壁之間設(shè)有用于填充隔熱材料的間隙，所述延長部111的頂端與所述換熱片1222之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
[0053]所述加熱裝置11呈實(shí)心圓柱狀，所述實(shí)心圓柱的材質(zhì)為銅，所述加熱裝置11內(nèi)嵌有四個(gè)繞所述加熱裝置11的軸線均勻分布的筒狀加熱器112，所述筒狀加熱器112的軸線平行于所述加熱裝置11的軸線。
[0054]所述上端板121與所述玻璃板框123之間以及所述下端板122與所述玻璃板框123之間分別通過槽連接，所述槽與所述玻璃板框123之間還設(shè)有密封墊1231，所述上端板121的材質(zhì)和所述下端板122的材質(zhì)均為鋁。
[0055]所述支撐部13包括上支板131，下支板132和位于所述上支板131和所述下支板132的肋板133，所述加熱裝置11的下端通過隔熱襯墊113與所述下支板132的上表面連接，所述延長部111穿過所述上支板131。
[0056]所述間隙為1mm。
[0057]所述上支板131上設(shè)有四個(gè)用于調(diào)整所述流動(dòng)沸騰檢測單元12的水平度的蝶形螺釘1311，四個(gè)所述蝶形螺釘1311分別位于所述上支板131的四個(gè)角。
[0058]如圖5-圖8所示，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括水循環(huán)系統(tǒng)，水溫控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0059]所述水循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫儲(chǔ)液器2，所述恒溫儲(chǔ)液器2上設(shè)有水位計(jì)21和電磁離心泵22,所述電磁離心泵22通過流量計(jì)23與所述工質(zhì)流體入口 1211連通,所述電磁離心泵22與所述流量計(jì)23之間還設(shè)有與所述恒溫儲(chǔ)液器2連通的旁通閥24 ；
[0060]所述水溫控制系統(tǒng)包括冷卻器3和位于所述恒溫儲(chǔ)液器2內(nèi)的加熱器，所述冷卻器3通過過濾器31與所述工質(zhì)流體出口 1212連通，所述冷卻器3與所述恒溫儲(chǔ)液器2還通過管路一 33連通，所述冷卻器3上還設(shè)有支座34，所述冷卻器3與所述恒溫儲(chǔ)液器2之間通過連接板32固定連接；
[0061]工作狀態(tài)下，所述恒溫儲(chǔ)液器2內(nèi)的工質(zhì)通過所述電磁離心泵22泵入到所述流動(dòng)沸騰檢測單元12，并依次通過所述過濾器31和所述冷卻器3回到所述恒溫儲(chǔ)液器2內(nèi)。
[0062]下面以一具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明測試系統(tǒng)的操作步驟:
[0063](I)將所述換熱片1222清潔后用耐高溫膠固定在所述通槽1221靠近所述下端板122的上表面的一端，所述換熱片1222的上表面與所述下端板122的上表面處于同一平面內(nèi)。
[0064](2)安裝所述流動(dòng)沸騰檢測單元12，通過擰動(dòng)蝶形螺母和用水平尺測量調(diào)節(jié)檢測單元的水平位置。
[0065](3)采用去礦物質(zhì)水作為工質(zhì)流體注入到所述恒溫儲(chǔ)液器2，進(jìn)行一段時(shí)間的加熱除氣后開啟所述電磁離心泵22。
[0066](4)調(diào)節(jié)工質(zhì)流體過冷度、換熱表面過熱度、工質(zhì)流體流量，并在各參數(shù)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)記錄數(shù)據(jù)。
[0067](5)進(jìn)行各穩(wěn)態(tài)下的流動(dòng)沸騰現(xiàn)象的圖像采集和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。
[0068]得到的測試結(jié)果如下:
[0069]所述溫度傳感器一 1111采集的溫度數(shù)據(jù)為T1 = 122.65?，所述溫度傳感器二1112采集的溫度數(shù)據(jù)為T2 = 123.47°C，所述溫度傳感器三1113采集的溫度數(shù)據(jù)為T3 =125.74°C，所述溫度傳感器四1114采集的溫度數(shù)據(jù)為T4= 128.31°C，所述溫度傳感器五1213采集的溫度數(shù)據(jù)為T5 = 80.0rC，所述溫度傳感器六1214采集的溫度數(shù)據(jù)為T6 =79.83°C，所述溫度傳感器七1215采集的溫度數(shù)據(jù)為T7 = 79.77°C,
[0070]以上數(shù)據(jù)測量時(shí)室溫為T。= 26.740C，
[0071]在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)Tsat為100°C，
[0072]換熱表面過熱度為:
[0073]

【權(quán)利要求】
1.一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)裝置包括一溫控檢測裝置， 所述溫控檢測裝置包括換熱表面溫度控制系統(tǒng)和流動(dòng)沸騰檢測單元； 所述換熱表面溫度控制系統(tǒng)包括一加熱裝置， 所述加熱裝置上端設(shè)有一延長部，所述延長部上設(shè)有多個(gè)安裝溫度傳感器的孔，所述孔的軸線垂直于所述延長部的延長方向，所述延長部的材質(zhì)為銅； 所述流動(dòng)沸騰檢測單元包括上端板，下端板和位于所述上端板和所述下端板之間的玻璃板框，所述上端板，所述下端板和所述玻璃板框圍成一換熱空間， 所述上端板上設(shè)有工質(zhì)流體入口，工質(zhì)流體出口和多個(gè)安裝溫度傳感器的通孔，所述工質(zhì)流體入口和所述工質(zhì)流體出口分別位于所述上端板的兩端， 所述下端板上設(shè)有容納所述延長部的通槽，所述通槽靠近所述下端板的上表面的一端設(shè)有一換熱片，所述換熱片的上表面與所述下端板的上表面處于同一平面內(nèi)， 所述流動(dòng)沸騰檢測單元通過一支撐部支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述延長部的側(cè)壁與所述通槽的內(nèi)壁之間設(shè)有用于填充隔熱材料的間隙，所述延長部的頂端與所述換熱片之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述加熱裝置呈實(shí)心圓柱狀，所述實(shí)心圓柱的材質(zhì)為銅，所述加熱裝置內(nèi)嵌有四個(gè)繞所述加熱裝置的軸線均勻分布的筒狀加熱器，所述筒狀加熱器的軸線平行于所述加熱裝置的軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述上端板與所述玻璃板框之間以及所述下端板與所述玻璃板框之間分別通過槽連接，所述槽與所述玻璃板框之間還設(shè)有密封墊，所述上端板的材質(zhì)和所述下端板的材質(zhì)均為招。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述支撐部包括上支板，下支板和位于所述上支板和所述下支板的肋板，所述加熱裝置的下端通過隔熱襯墊與所述下支板的上表面連接，所述延長部穿過所述上支板。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述間隙為1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述上支板上設(shè)有多個(gè)用于調(diào)整所述流動(dòng)沸騰檢測單元的水平度的蝶形螺釘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的一種研究換熱表面對流動(dòng)沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括水循環(huán)系統(tǒng)，水溫控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 所述水循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫儲(chǔ)液器，所述恒溫儲(chǔ)液器上設(shè)有水位計(jì)和電磁離心泵，所述電磁離心泵通過流量計(jì)與所述工質(zhì)流體入口連通，所述電磁離心泵與所述流量計(jì)之間還設(shè)有與所述恒溫儲(chǔ)液器連通的旁通閥； 所述水溫控制系統(tǒng)包括冷卻器和位于所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)的加熱器，所述冷卻器通過過濾器與所述工質(zhì)流體出口連通，所述冷卻器與所述恒溫儲(chǔ)液器還通過管路一連通； 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集溫度數(shù)據(jù)的溫度傳感器和用于分析溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算 機(jī)； 工作狀態(tài)下，所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)的工質(zhì)通過所述電磁離心泵泵入到所述流動(dòng)沸騰檢測單元，并依次通過所述過濾器和所述冷卻器回到所述恒溫儲(chǔ)液器內(nèi)。
【文檔編號】G01N25/20GK104198526SQ201410450374
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】崔文彬, 馮元力, 張志泉, 于超, 宋昌健, 崔洋 申請人:大連海事大學(xué)