本实用新型专利技术的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，属于能源换热领域。本实用新型专利技术包括支架、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。本实用新型专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置
本技术涉及能源换热
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
1.技术要解决的技术问题本技术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，本技术适用于任何工质，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，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术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。作为本专利技术更进一步的改进，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。作为本专利技术更进一步的改进，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。作为本专利技术更进一步的改进，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。作为本专利技术更进一步的改进，所述量角片上刻有刻度线，该刻度线沿滑槽的边沿设置。作为本专利技术更进一步的改进，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。作为本专利技术更进一步的改进，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。作为本专利技术更进一步的改进，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。本专利技术的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验方法，采用角度可调谐的容器沸腾换热实验装置进行实验，其步骤为：1)实验前的准备：每次实验前在沸腾池中加入适量的蒸馏水，在加热池中加入换热工质，将沸腾加热丝用调节螺钉固定在量角片上，沸腾加热丝与半裸导线相接触，调节沸腾加热丝的角度；2)启动实验装置：根据加热池中液位选择加热电源的加热档位，恒温加热沸腾池，使沸腾池中蒸馏水的温度为设定值，接通沸腾加热丝上直流电；3)信息收集：调节仿臂支架上扫描电镜和高速摄像机的位置和角度，记录实验现象；4)调整工况Ⅰ：选择合适的角度，当沸腾池中蒸馏水的温度达到设定值时，关闭加热电源，调整沸腾加热丝的直流电源上的电流开关，改变电流大小，获得同一位置，同一过冷度时不同热流密度情况下气泡现象，保存文件，记录数据；5)调整工况Ⅱ：选择合适的角度，调整沸腾加热丝的直流电源上的电流开关，使其电流、电压维持一个定值，然后调整加热电源，获得同一位置，同一热流密度时不同过冷度情况下的各种气泡现象，保存文件，记录数据；6)调整工况Ⅲ：当沸腾池中蒸馏水的温度达到设定值时，关闭加热电源，调整沸腾加热丝的直流电源上的电流开关，使其电流、电压维持一个定值，调节沸腾加热丝的角度，进行实验，获得同一热流密度时同一过冷度情况下的不同角度的各种气泡现象，保存文件，记录数据；7)实验数据处理：实验数据采集结束后，观察沸腾池加热丝上气泡的四种扫荡现象和气泡顶部射流现象，根据扫描电镜分辨率网格和沸腾池加热丝直径估算气泡直径。3.有益效果采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本技术中加热丝调节机构中的实验台顶环、升降支杆固定架、升降支杆和量角片之间的组合可实现：转动、平移和升降运动，并能够通过调节螺钉调节沸腾加热丝的位置，改变其倾斜角度，则既可以不同角度调节沸腾加热丝位置，观测重力对气泡生成的影响，又能够调节沸腾加热丝高度，方便实验调整，获得较好的实验位置，便于观察；(2)本技术通过螺钉在槽孔移动固定某一角度的沸腾加热丝，并用加热丝固定架把沸腾加热丝分成两部分，不仅可以调节不同倾角的沸腾加热丝，获得较为准确的结果，还可以进行左右对比，从而减轻实验操作量，直观的获得较为精确的结果；(3)本技术通过加热池对沸腾池进行加热，即将沸腾池放置在加热池中，沸腾池一半在水中，一半在空气中，利用加热池下部的水加热沸腾池，沸腾池内水温缓慢上升且温度分布均匀，排除了由于水中沸腾扰动对加热丝上形成气泡的影响，便于做各种过冷度工况下的实验；(4)本技术配合设置的高速摄像机，可拍摄沸腾池加热丝上气泡扫荡、合并、脱离现象；所设置扫描电镜能够拍摄沸腾池加热丝上气泡脱离直径大小、频率及射流现象，获得沸腾加热丝上气泡的直径与热流密度以及位置的关系，从而为研究沸腾换热问题提供了理论研究基础，结构设计合理，原理本文档来自技高网...
【技术保护点】
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(10)和扫描电镜(11)，其特征在于，所述的加热丝固定调节机构中的固定机构主要由量角片(15)、滑槽(16)和沸腾加热丝(19)组成，量角片(15)为半圆环形，其中部与加热丝固定架(8)连接，在量角片(15)上对称开设有滑槽(16)，所述沸腾加热丝(19)的端部通过调节螺钉(17)固定在滑槽(16)中，通过调节螺钉(17)调节沸腾加热丝(19)的倾斜角度。
【技术特征摘要】
1.一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(10)和扫描电镜(11)，其特征在于，所述的加热丝固定调节机构中的固定机构主要由量角片(15)、滑槽(16)和沸腾加热丝(19)组成，量角片(15)为半圆环形，其中部与加热丝固定架(8)连接，在量角片(15)上对称开设有滑槽(16)，所述沸腾加热丝(19)的端部通过调节螺钉(17)固定在滑槽(16)中，通过调节螺钉(17)调节沸腾加热丝(19)的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，其特征在于：所述的加热丝固定架(8)的底端伸出在量角片(15)的凹弧内，其底端与沸腾加热丝(19)相连，使沸腾加热丝(19)被分为两部分。3.根据权利要求2所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，其特征在于：所述加热丝固定架(8)底部设置有与导线相连的两个卡座(20)，加热丝固定架(8)底部引出两根沸腾加热丝(19)，该沸腾加热丝(19)一端与卡座(20)相连，另一端与调节螺钉(17)相连，形成两个回路。4.根据权利要求1或2或3所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置，其特征在于：所述量角片(15)上对称设置有两段半裸导线(18)，该半裸导线(18)为圆弧形，且半径尺寸小于滑槽(16)的半径尺寸。5.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：楚化强，卫言，张超，陈光，丑鹏飞，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34
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