本实用新型专利技术涉及脉动热管技术领域，提供了一种可视化低温脉动热管实验装置，包括：可视化低温绝热系统、低温脉动热管、充注系统、抽真空系统和采集系统；可视化低温绝热系统包括真空罩，以及设置于真空罩内的防辐射罩，真空罩的侧壁设置有可视化光学窗口；低温脉动热管设置于防辐射罩围成的腔室内；充注系统设置于真空罩外部，通过延伸至所述真空罩内的管路与低温脉动热管连接；抽真空系统分别与真空罩和低温脉动热管连接；采集系统包括对应可视化光学窗口，分别设置于所述真空罩两侧的光源和采集装置。本实用新型专利技术能够对低温脉动热管的两相流流动过程进行观察和记录，也可以进行连续测量分析和可视化观测。分析和可视化观测。分析和可视化观测。
【技术实现步骤摘要】
可视化低温脉动热管实验装置
[0001]本技术涉及脉动热管
，特别是涉及一种可视化低温脉动热管实验装置。
技术介绍
[0002]脉动热管(Pulsating Heat Pipe或Oscillating Heat Pipe，PHP或OHP)，又称振荡热管，是一种新型热管，自从20世纪90年代被技术以来，由于其独特的工作原理和优秀的传热性能受到研究者的广泛关注。脉动热管工作过程中涉及到液膜的蒸发和冷凝、工作流体同管壁接触角的动态变化、气泡的生长和结合以及核态沸腾等现象。虽然脉动热管结构简单，但是管内热量和质量传递过程中涉及的流体动力学与热力学的耦合使其工作机理非常复杂。为了更好地认识脉动热管的运行机制和传热过程，可视化实验是首选。
[0003]常温脉动热管很容易实现可视化研究，经过二十几年的发展，无论是理论方面，还是实验和应用方面，都已取得了一定的进展。而低温脉动热管的研究近几年才刚刚起步，国内外对于低温脉动热管的实验研究主要采用H2、Ne、N2、He这几种气体，但低温工质热物性与常温工质相差很大，特别在黏度、表面张力、气化潜热等方面，从而使得低温工质的流动与换热过程与常温工质有很大差异，导致常温的可视化实验和理论成果无法直接应用到低温脉动热管上。
[0004]对于低温脉动热管的研究，通常利用数值模拟来研究低温工质的流动状态。低温温区制冷传热一般用低温液体工质，氮沸点77K，氢20K，氦4.2K，氖27K，是低温脉动热管传热常用的工质，低温温区是指温度小于120K，从120K到300K区间的制冷都是普冷温区。由于低温脉动热管内两相流体系是一个复杂的系统，其传热与流动机理复杂多样，深刻地与两相流动的流型直接相关，不同流型下的传热与水力学特性相差很大，数值模拟很难对其换热过程进行准确描述。不掌握这些流型信息和气液分布必定无法得到精确的传热与流动关联式，可视化是研究的必要手段。
[0005]有鉴于此提出本技术。
技术实现思路
[0006]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种可视化低温脉动热管实验装置。
[0007]根据本技术实施例的一种可视化低温脉动热管实验装置，包括：
[0008]可视化低温绝热系统、低温脉动热管、充注系统、抽真空系统和采集系统；
[0009]所述可视化低温绝热系统包括真空罩，以及设置于所述真空罩内的防辐射罩，所述真空罩的侧壁设置有可视化光学窗口；
[0010]所述低温脉动热管设置于所述防辐射罩围成的腔室内；
[0011]所述充注系统设置于所述真空罩外部，通过延伸至所述真空罩内的管路与所述低温脉动热管连接，用于向所述低温脉动热管充注工质；
[0012]所述抽真空系统分别与所述真空罩和所述低温脉动热管连接，用于实现所述真空罩和所述低温脉动热管内的高真空环境；
[0013]所述采集系统包括对应所述可视化光学窗口，分别设置于所述真空罩两侧的光源和采集装置。
[0014]根据本技术的一个实施例，所述真空罩的上部设置有法兰盘，所述法兰盘上设置有制冷机，所述制冷机的冷头通过导热热桥与所述低温脉动热管连接，所述导热热桥与所述防辐射罩连接。
[0015]具体来说，通过导热热桥将制冷机与低温脉动热管和防辐射罩连接，传导制冷机冷量，使低温脉动热管和防辐射罩温度保持在低温温区。
[0016]需要说明的是，低温脉动热管、制冷机、防辐射罩和导热热桥之间的接触表面需打磨光滑，并设置有铟片和涂抹Apiezon N真空导热胶，用于减小接触热阻，增强导热效果。
[0017]在一个实施例中，真空罩为不锈钢制成的筒状结构，下部采用焊接密封，上部与法兰盘为可拆卸连接，并且真空罩与法兰盘之间采用密封圈和真空密封胶实现密封。
[0018]在一个实施例中，防辐射罩为紫铜或者铝制成的筒状结构。
[0019]在一个实施例中，制冷机可以是脉冲管制冷机、斯特林制冷机、GM制冷机或其它低温制冷机，与法兰盘固定连接。
[0020]在一个实施例中，导热热桥为紫铜或铝材料制成，其上开设有与制冷机的冷头和低温脉动热管连接的螺纹孔。
[0021]根据本技术的一个实施例，所述可视化低温绝热系统还包括吊装杆，分别与所述防辐射罩和所述法兰盘连接；
[0022]所述防辐射罩上对称设置有通孔，所述通孔连成的通道形成可视化光学通道；
[0023]其中，所述吊装杆将所述防辐射罩吊装至所述真空罩内时，所述可视化光学通道与所述可视化光学窗口相对应。
[0024]具体来说，通过吊装杆将防辐射罩吊装在真空罩内，这样设置进一步减少了制冷机的冷头受到的应力，防止应力变形进而影响制冷机的工作。
[0025]在一个实施例中，为了增加吊装杆的强度，本实施例的吊装杆由不锈钢材料制成。
[0026]在一个实施例中，为了减少吊装杆的固体传导漏热，本实施例的吊装杆设置为薄壁的空心结构，并在管壁上开设气孔，在抽真空的过程中，将管壁内的气体抽出，消除气体漏热的问题。
[0027]根据本技术的一个实施例，所述可视化光学窗口的表面镀有红外反射材料涂层。
[0028]具体来说，通过在可视化光学窗口的表面镀上红外反射材料制成的涂层，减小了环境光对真空罩内部的辐射漏热。
[0029]需要说明的是，在低温环境中实现绝热，需要减少对流、热传导、辐射，从3个方面来减小漏热，配合低温制冷机实现低温，高真空只是减小了空气对流，还需要防辐射罩减少热辐射、吊装杆的截面积减小来减小导热。
[0030]在一个实施例中，两个可视化光学窗口对称设置于真空罩的两侧，与低温脉动热管的可视化部分处于同一水平高度，形成穿过低温脉动热管可视化部分的光学通路，此外，可视化光学窗口与真空罩之间采用螺纹、法兰和密封圈实现密封。
[0031]根据本技术的一个实施例，所述低温脉动热管包括：
[0032]主要由毛细管折弯形成沿所述真空罩轴向，自上而下设置的冷凝段、绝热段和蒸发段；
[0033]第一传热铜板，与所述蒸发段通过焊锡固定；
[0034]第二传热铜板，与所述冷凝段通过焊锡固定，并与所述导热热桥连接；
[0035]其中，所述绝热段为表面镀红外反射材料涂层的玻璃毛细管，所述蒸发段和所述冷凝段为金属毛细管；
[0036]所述第一传热铜板和所述第二传热铜板上设置有用于固定所述蒸发段和所述冷凝段的凹槽；
[0037]所述绝热段至少部分对应所述可视化光学窗口设置。
[0038]具体来说，低温脉动热管由毛细管弯折制成至少1个回路型管式脉动热管，低温脉动热管包括蒸发段，绝热段和冷凝段，其中绝热段为玻璃管，蒸发段和冷凝段为金属管。
[0039]进一步地，低温脉动热管竖直放置，冷凝段位于最上端，蒸发段位于最底端。
[0040]进一步地，第一传热铜板和第二传热铜板结构类似，均是在板面上加工出宽度略大于低温脉动热管尺寸的凹槽，然后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可视化低温脉动热管实验装置，其特征在于，包括：可视化低温绝热系统、低温脉动热管、充注系统、抽真空系统和采集系统；所述可视化低温绝热系统包括真空罩，以及设置于所述真空罩内的防辐射罩，所述真空罩的侧壁设置有可视化光学窗口；所述低温脉动热管设置于所述防辐射罩围成的腔室内；所述充注系统设置于所述真空罩外部，通过延伸至所述真空罩内的管路与所述低温脉动热管连接，用于向所述低温脉动热管充注工质；所述抽真空系统分别与所述真空罩和所述低温脉动热管连接；所述采集系统包括对应所述可视化光学窗口，分别设置于所述真空罩两侧的光源和采集装置。2.根据权利要求1所述的一种可视化低温脉动热管实验装置，其特征在于，所述真空罩的上部设置有法兰盘，所述法兰盘上设置有制冷机，所述制冷机的冷头通过导热热桥与所述低温脉动热管连接，所述导热热桥与所述防辐射罩连接。3.根据权利要求2所述的一种可视化低温脉动热管实验装置，其特征在于，所述可视化低温绝热系统还包括吊装杆，分别与所述防辐射罩和所述法兰盘连接；所述防辐射罩上对称设置有通孔，所述通孔连成的通道形成可视化光学通道；其中，所述吊装杆将所述防辐射罩吊装至所述真空罩内时，所述可视化光学通道与所述可视化光学窗口相对应。4.根据权利要求2所述的一种可视化低温脉动热管实验装置，其特征在于，所述低温脉动热管包括：主要由毛细管折弯形成沿所述真空罩轴向，自上而下设置的冷凝段、绝热段和蒸发段；第一传热铜板，与所述蒸发段通过焊锡固定；第二传热铜板，与所述冷凝段通过焊锡固定，并与所述导热热桥连接；其中，所述绝热段为表面镀红外反射材料涂层的玻璃毛细管，所述蒸发段和所述冷凝段为金属毛细管；所述第一传热铜板和所述第二传热铜板上设置有用于固定所述蒸发段和...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕秉坤，徐冬，李来风，刘辉明，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：
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