一种研究空化传热特性的试验装置

摘要

本发明涉及一种研究空化传热特性的试验装置，属于实验流体力学领域。空化试管上方开有四个通孔，压力和温度传感器穿过通孔悬空固定在空化试管中，液体输送管阀门通过管道与空化试管内连通，气体接口阀通过管道与空化试管内连通；试验罐上方开有四个通孔，压力和温度传感器穿过通孔悬空固定在试验罐中，液体输送管阀门通过管道与试验罐内连通，气体接口阀通过管道与试验罐内连通；空化试管放置在试验罐中，试验罐放置在真空罐中并通过法兰盘实现密封，试验罐和真空罐侧壁均开有可视化观察窗；高速相机放置在可视化观察窗外侧；本发明功能多样，能实现常温和低温液体在不同液体间和不同温度条件下汽化泡形态、压力和温度数据的同步采集和存储。

主权项

一种研究空化传热特性的试验装置，其特征在于：包括真空罐部分、试验罐部分、辅助设备部分、数据采集系统；真空罐部分用于提供真空环境起隔热的作用；包括真空罐(1)、真空接口(2)、真空罐法兰盘(3)、第一观察窗(4)、第一法兰盘(5)、第二法兰盘(6)，连接关系：真空罐(1)为上方敞口的圆柱形罐体，第二法兰盘(6)中心通孔的直径与真空罐(1)的外径相同，真空罐(1)的上边缘与第二法兰盘(6)的上表面平齐，通过焊接固定；在真空罐(1)的侧壁沿同一圆周方向开设圆形通孔；第一观察窗(4)为具有厚度的圆片，真空罐法兰盘(3)和第一法兰盘(5)的内径和外径相同，真空罐法兰盘(3)的外径与真空罐(1)开设通孔的孔径相同并通过焊接固定，第一观察窗(4)的外径大于真空罐法兰盘(3)的内径但与螺栓孔不干涉，第一法兰盘(5)通过螺栓将第一观察窗(4)压紧在真空罐法兰盘(3)上，真空罐(1)的通孔、真空罐法兰盘(3)、第一观察窗(4)和第一法兰盘(5)的轴线重合；真空罐(1)的侧壁上开设有真空接口(2)；试验罐部分用于调节研究液体的温度并生成空化泡；包括：试验罐(7)、试验罐法兰盘(8)、第二观察窗(9)、第三法兰盘(10)、第四法兰盘(11)、空化试管(12)、第一液体输送管(13)、第一气体接口阀(14)、第二液体输送管(16)、液体输送管阀门(17)、泄压阀(18)、第二气体接口阀(19)，连接关系：试验罐(7)为上方敞口的圆柱形罐体，第四法兰盘(11)为实心法兰盘，试验罐(7)的上边缘与第四法兰盘(11)的下表面平齐，中心轴线重合，通过焊接固定；在试验罐(7)的侧壁沿同一圆周方向开设圆形通孔；第二观察窗(9)为具有厚度的圆片，试验罐法兰盘(8)和第三法兰盘(10)的内径和外径相同，试验罐法兰盘(8)的外径与试验罐(7)开设通孔的孔径相同并通过焊接固定，第二观察窗(9)的外径大于试验罐法兰盘(8)的内径但与螺栓孔不干涉，第三法兰盘(10)通过螺栓将第二观察窗(9)压紧在试验罐法兰盘(8)上，试验罐(7)的侧壁的通孔、试验罐法兰盘(8)、第二观察窗(9)和第三法兰盘(10)的轴线重合；第四法兰盘(11)的中心轴线上开设有通孔，空化试管(12)穿过通孔悬空固定在试验罐(7)内部；空化试管(12)的底部与试验罐法兰盘(8)内孔下沿处于同一平面；固定空化试管(12)的实心法兰盘上开设有通孔，第一液体输送管(13)穿过通孔并与孔壁固定连接，第一液体输送管(13)另一端连接有阀门；固定空化试管(12)的实心法兰盘上开设有通孔并通过焊接管道与第一气体接口阀(14)连接；第四法兰盘(11)开设有通孔，第二液体输送管(16)穿过通孔并与孔壁固定连接；第二液体输送管(16)与液体输送管阀门(17)固定连接；第四法兰盘(11)开设有通孔并通过焊接管道与第二气体接口阀(19)连接，第四法兰盘(11)与第二气体接口阀(19)之间的管道上还设有旁通管道与泄压阀(18)连接；试验罐(7)放置到真空罐(1)中，并通过第二法兰盘(6)与第四法兰盘(11)上的法兰孔固定；空化试管(12)放置到试验罐(7)中，并通过实心法兰盘悬空固定在第四法兰盘(11)上；辅助设备部分用于实现压力和温度的调节；包括：第一真空泵(20)、第一真空泵阀门(21)、氦气钢瓶(22)、氦气钢瓶阀门(23)、第二真空泵(24)、电加热管(15)、电加热管开关(25)，连接关系：第一气体接口阀(14)和第二气体接口阀(19)均通过管路分别与第一真空泵(20)和氦气钢瓶(22)连接，并分别通过第一真空泵阀门(21)和氦气钢瓶阀门(23)控制气体的输送；第二真空泵(24)与真空罐(1)侧壁上开设的真空接口(2)连通；电加热管(15)悬浮放置于试验罐(7)的液体中；电加热管(15)通过电线与电加热管开关(25)连接；数据采集系统用于显示并采集试验罐(7)和空化试管(12)内的压力和温度数据，采集并存储空化泡生成及溃灭过程的图像数据；包括：冷光源(26)、光源控制器(27)、高速相机(28)、第一压力传感器(29)、第一温度传感器(30)、第二压力传感器(31)、第二温度传感器(32)、压力采集器(33)、温度采集器(34)、计算机(35)，连接关系：冷光源(26)与光源控制器(27)通过控制线连接，冷光源(26)透过第一观察窗(4)和第二观察窗(9)向试验罐(7)内打光；高速相机(28)用于拍摄空化试管(12)内空化泡的形态；高速相机(28)的镜头的轴线与第一观察窗(4)的轴线重合，高速相机(28)通过控制线与计算机(35)连接；固定空化试管(12)的实心法兰盘上开设有两个通孔，第一压力传感器(29)和第一温度传感器(30)分别穿过通孔插入到空化试管(12)内的液体中；第一压力传感器(29)和第一温度传感器(30)的顶端分别通过数据线与压力采集器(33)和温度采集器(34)连接；第四法兰盘(11)上开设有两个通孔，第二压力传感器(31)和第二温度传感器(32)分别穿过通孔插入到试验罐(7)内的液体中；第二压力传感器(31)和第二温度传感器(32)的顶端分别通过数据线与压力采集器(33)和温度采集器(34)连接；压力采集器(33)和温度采集器(34)分别通过数据线与计算机(35)连接；计算机(35)可对高速相机(28)、压力采集器(33)和温度采集器(34)进行控制。