测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其包括有样品罐、中心管、水分传感器、温度传感器、应变式传感器，优点：通过设置端盖的打开和关闭模拟样品罐开口和密闭情况下的冰水相变情况；通过温度传感器和水分传感器测量出冰水相变过程中不同位置的温度及未冻水含量的变化，在温度传感器、水分传感器、孔隙水压力传感器和应变式冰压力传感器的共同作用下对样品罐内样品的冰水相变过程进行监测，测试冰水相变过程温度、水分、水压力和冰压力，探讨冰水相变基本物理量及物理力学过程变化情况，适用普通高校开展教学研究使用；通过显示器显示各个数据，方便对冰水相变过程中的各参数的变化情况进行实时动态监测和分析。时动态监测和分析。时动态监测和分析。

【技术实现步骤摘要】
测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置

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[0001]本技术涉及相变实验设备
，具体涉及测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置。

技术介绍
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[0002]结冰和融冰问题与我们的生活息息相关，在自然界和诸多工业生产和工程领域中，存在这大量的结冰和融冰现象，例如冰蓄冷空调系统中的蓄冰槽内的结冰和融冰、极地冰块的结冰和融冰、河水的冰封和解冻等，自1891年首次提出结冰和融冰以来，学者们就此问题展开的研究内容包括冰水相变原理、相变过程中空间温度的变化、相变过程中相变界面的移动规律等，结冰和融冰问题的研究对人们的生产生活具有重要的意义。
[0003]现有测试冰水相变的设备，体积都比较大，移动不方便；同时监测的参数较单一，导致测试的周期较长，过程繁琐，不能同时测量冰水相变过程中冰水压力、温度和未冻水含量的变化情况。导致该设备不适用普通高校的课程安排，所以需要设计一种用来研究冰水相变物理量变化的一体式设备，来模拟冰水相变的过程，研究冰水相变过程中各个物理量的变化情况。

技术实现思路
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[0004]本技术的目的在于提供一种测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置。
[0005]本技术由如下技术方案实施：测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其包括有样品罐、中心管、水分传感器、温度传感器、应变式传感器；
[0006]所述样品罐内部竖直设有所述中心管，所述中心管的入口端贯穿所述样品罐的顶端与外界连通，所述中心管的出口端贯穿所述样品罐的底端与外界连通，所述中心管分别与所述样品罐的顶端、所述样品罐的底端密封连接；
[0007]所述样品罐的内壁水平固定有至少一个朝向所述中心管设置的所述应变式传感器；
[0008]在所述样品罐的底端内壁上固定有若干组传感器组，每组所述传感器组包括一个以上水分传感器、一个以上温度传感器和一个以上的孔隙水压力传感器，每组的各所述水分传感器、各所述温度传感器和各所述孔隙水压力传感器置于与所述中心管同轴线的同一弧形面上。
[0009]进一步的，还包括气源，所述气源通过气体输送管线与所述样品罐内部连通，所述气体输送管线上装设有截止阀、压力表。
[0010]进一步的，还包括有控制器、显示器，各所述水分传感器、各所述温度传感器、各所述孔隙水压力传感器、所述压力表、各所述应变式传感器分别与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述显示器电连接。
[0011]进一步的，所述气源为压缩空气气源。
[0012]进一步的，还包括有冷水机，所述冷水机的出口与所述中心管的入口端连通，所述
中心管的出口端与所述冷水机的入口连通。
[0013]进一步的，所述样品罐包括罐体、密封盖，所述罐体的顶部设有进样口，所述进样口可拆卸连接有所述密封盖，所述密封盖上开设有安装口，所述中心管穿设在所述安装口内且与所述安装口密封连接。
[0014]进一步的，所述罐体为透明罐体。
[0015]进一步的，所述密封盖与所述罐体的进样口螺纹连接。
[0016]进一步的，所述密封盖上固定有与所述罐体内部连通的中空管，所述中空管的顶端设有端盖，所述端盖与所述中空管可拆卸密封连接。
[0017]本技术的优点：该装置结构简单，成本低，使用方便；通过设置端盖的打开和关闭模拟样品罐开口和密闭情况下的冰水相变情况，关闭端盖时，罐体内部呈密闭状态，在气源的作用下实现罐体内部压力的调节，打开端盖，罐体内部呈敞开状态，能模拟自然环境状态。通过温度传感器和水分传感器测量出冰水相变过程中不同位置的温度及未冻水含量的变化，在温度传感器、水分传感器、孔隙水压力传感器和应变式冰压力传感器的共同作用下对样品罐内样品的冰水相变过程进行监测，测试冰水相变过程温度、水分、水压力和冰压力，探讨冰水相变基本物理量及物理力学过程变化情况，适用普通高校开展教学研究使用；通过显示器显示各个数据，方便对冰水相变过程中的各参数的变化情况进行实时动态监测和分析。
附图说明：
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为该技术的结构示意图；
[0020]图2为该技术样品罐的结构图；
[0021]图3为该技术样品罐的立体剖面图；
[0022]图4为该技术样品罐的竖直剖面图；
[0023]图5为该技术样品罐的水平剖面图；
[0024]图6为该技术的控制原理结构框图；
[0025]图中：样品罐1、中心管2、水分传感器3、温度传感器4、应变式传感器5、冷水机6、孔隙水压力传感器7、传感器组8、气源9、气体输送管线10、罐体11、密封盖12、进样口13、安装口14、截止阀15、压力表16、控制器17、显示器18、中空管19、端盖20。
具体实施方式：
[0026]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]如图1
‑
6所示，测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其包括有样品罐1、
中心管2、水分传感器3、温度传感器4、应变式传感器5；
[0028]样品罐1内部竖直设有中心管2，中心管2的入口端贯穿样品罐1的顶端与外界连通，中心管2的出口端贯穿样品罐1的底端与外界连通，中心管2分别与样品罐1的顶端、样品罐1的底端密封连接，还包括有冷水机6，冷水机6的出口与中心管2的入口端连通，中心管2的出口端与冷水机6的入口连通，样品罐1内装有样品水，通过冷水机6将冷液按照一定的流量注入中心管2内，再回流至冷水机6内，在冷水机6内对冷液进行再次制冷循环，在冷液的作用下对样品罐1内的样品水由内而外降温，使得样品水由内而外逐渐结冰，该装置结构简单，成本低，方便操作。
[0029]样品罐1包括罐体11、密封盖12，罐体11为透明罐体11，方便观察罐体11内部冰水相变变化，罐体11的顶部设有进样口13，进样口13可拆卸连接有密封盖12，具体的密封盖12与罐体11的进样口13螺纹连接，将密封盖12打开，通过进样口13将样品注入样品罐1内，该实施例中样品为水，密封盖12上开设有安装口14，中心管2穿设在安装口14内且与安装口14密封连接。
[0030]样品罐1的内壁水平固定有至少一个朝向中心管2设置的应变式传感器5，应变式传感器5的作用是用来检测冰水相变过程中的冰压力的变化，能检测出水在冰水相变的过程中产生的冻胀力大小，作为优选，应变式传感器5的数量有4个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其特征在于，其包括有样品罐、中心管、水分传感器、温度传感器、应变式传感器；所述样品罐内部竖直设有所述中心管，所述中心管的入口端贯穿所述样品罐的顶端与外界连通，所述中心管的出口端贯穿所述样品罐的底端与外界连通，所述中心管分别与所述样品罐的顶端、所述样品罐的底端密封连接；所述样品罐的内壁水平固定有至少一个朝向所述中心管设置的所述应变式传感器；在所述样品罐的底端内壁上固定有若干组传感器组，每组所述传感器组包括一个以上水分传感器、一个以上温度传感器和一个以上的孔隙水压力传感器，每组的各所述水分传感器、各所述温度传感器和各所述孔隙水压力传感器置于与所述中心管同轴线的同一弧形面上。2.根据权利要求1所述的测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其特征在于，还包括气源，所述气源通过气体输送管线与所述样品罐内部连通，所述气体输送管线上装设有截止阀、压力表。3.根据权利要求2所述的测试冰水相变物理量动态变化过程的试验装置，其特征在于，还包括有控制器、显示器，各所述水分传感器、各所述温度传感器、各所述孔隙水压力传感器、所述压力表、各所述应变式传感器分别与所述控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：严致君，曹艳伟，姜心悦，王永涛，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：新型
国别省市：