多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置，包括觀測段、通過法蘭盤與觀測段兩端連接的入口接頭和出口接頭，入口接頭和出口接頭分別和外部實(shí)驗(yàn)回路連接，所述觀測段的截面形狀是方形，且觀測段包括觀測段本體、安裝在觀測段本體四個(gè)面上的ITO加熱玻璃和安裝在ITO加熱玻璃外面的觀測窗口，觀測段本體設(shè)置和外部電路連接的導(dǎo)線孔。本發(fā)明可以模擬工業(yè)設(shè)備中的流動加熱，從而對流體工質(zhì)的流動與傳熱特性進(jìn)行可視化研究，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可視化觀測方便，研究工況范圍廣。
【專利說明】多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展離不開對能源的需求，在總能源儲量一定的前提下，能源的利用效率就顯得至關(guān)重要。而對流體工質(zhì)流動換熱規(guī)律的認(rèn)知有助于改善能源使用過程，提高利用效率，因此國內(nèi)外許多學(xué)者對此做出了大量的研究。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究中一般采用金屬加熱器進(jìn)行加熱，用熱電偶與流量計(jì)測量溫度與流量，從而進(jìn)行進(jìn)一步分析。這類傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)存在一定局限性，例如通過流量計(jì)測量流速，只能獲得整體平均速度，不能測得局部流速；熱電偶測量溫度則只能單點(diǎn)測量，不能獲得全場的瞬時(shí)溫度；而利用壓差計(jì)對兩相流的研究則只能獲得統(tǒng)計(jì)性的信息，不能獲取特定氣泡的信息。且通道尺寸較小時(shí)，傳統(tǒng)測量裝置的引入會影響到流道內(nèi)的流動及換熱過程。針對這些弊端，近期有研究者應(yīng)用了新的實(shí)驗(yàn)手段，如激光誘導(dǎo)熒光法測溫，？IV測速，高速攝影儀測量空泡份額。這些新的實(shí)驗(yàn)方法都采用了可視化的技術(shù)思想，需要運(yùn)用可視化的實(shí)驗(yàn)裝置。進(jìn)行激光診斷方法測溫測速時(shí)，實(shí)驗(yàn)段的透光性很重要。傳統(tǒng)的加熱方法，由于加熱面是金屬，不透光。但是從目前已公開發(fā)表的資料來看，這些可視化裝置大多只能實(shí)現(xiàn)特定面上的可視化觀測，很難實(shí)現(xiàn)全方位的可視化。例如王暢的《窄通道內(nèi)層流-紊流轉(zhuǎn)捩區(qū)流動與傳熱特性分析》(哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào).第33卷第4期.2012年4月)，使用了可視化流跡顯示技術(shù)，但由于加熱面的遮擋，觀測只能從非加熱面進(jìn)行，因此其研究有一定的局限性。孫立成在《豎直環(huán)形流道內(nèi)流動沸騰傳熱研究》(哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào).第32卷第5期.2011年5月)中，也進(jìn)行了可視化觀測實(shí)驗(yàn)，為了避免不透明加熱棒對觀測的影響，作者采用了冷熱水反向流動加熱的加熱形式；雖然這種加熱方式能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的可視化觀測，但其加熱的熱流密度不均勻，不能對定熱流密度的實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行研究。為了實(shí)現(xiàn)多面可視化流動加熱，需設(shè)計(jì)一種新的實(shí)驗(yàn)裝置，以滿足實(shí)驗(yàn)研究要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了提供一種能實(shí)現(xiàn)全方位可視化、研究工況范圍廣的多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括觀測段、通過法蘭盤與觀測段兩端連接的入口接頭和出口接頭，入口接頭和出口接頭分別和外部實(shí)驗(yàn)回路連接，所述觀測段的截面形狀是方形，且觀測段包括觀測段本體、安裝在觀測段本體四個(gè)面上的110加熱玻璃和安裝在1X0加熱玻璃外面的觀測窗口，觀測段本體設(shè)置和外部電路連接的導(dǎo)線孔。
[0005]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0006]1.在入口接頭和觀測段之間設(shè)置入口段，入口段的一端通過法蘭盤與入口接頭連接、另一端與觀測段的一端通過法蘭盤固定連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的觀測段采用方形結(jié)構(gòu)，區(qū)別于現(xiàn)有的圓形結(jié)構(gòu)，方形結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)可視化，且在觀測段的四個(gè)外表面都設(shè)置了可視化觀測窗口，能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流體的全方位可視化觀測。本發(fā)明采用了 110加熱玻璃的加熱方式，區(qū)別與現(xiàn)有的金屬加熱方式，使用110加熱玻璃更加有利于可視化，而且在線路是連接在觀測段的兩端，不會影響裝置的可視化，且本發(fā)明在觀測段與入口接頭之間設(shè)置入口段，因?yàn)槿肟诙涡?yīng)對流動傳熱影響很大，在實(shí)驗(yàn)研究中則需要消除入口段的影響，本發(fā)明設(shè)置的入口段則可避免入口段效應(yīng)，而且入口段通過法蘭盤與觀測段連接，針對不同的流動工況時(shí)，可以方便更換不同長度的入口段。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置與外部實(shí)驗(yàn)回路用可拆卸的入口接頭和出口接頭連接，易拆卸，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的觀測段示意圖；
[0010]圖3是本發(fā)明的入口段示意圖；
[0011]圖4是本發(fā)明中進(jìn)出口接頭示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]實(shí)施案例一:結(jié)合圖1、圖2和圖4，本發(fā)明包括觀測段1、與觀測段1 一端連接的入口接頭31和與觀測段1另一端連接的出口接頭32，且觀測段兩端設(shè)置法蘭盤，出口接頭32和入口接頭31也都設(shè)置法蘭盤，則通過法蘭盤的連接實(shí)現(xiàn)觀測段1與入口接頭31和出口接頭32的固定連接，入口接頭31和出口接頭32分別和外部實(shí)驗(yàn)回路連接，本發(fā)明的入口接頭31和出口接頭32是由法蘭盤與有機(jī)玻璃管粘接而成，且與裝置主體用法蘭連接，易拆卸，可根據(jù)外部實(shí)驗(yàn)管道尺寸的不同而選擇不同的接頭，更換方便。所述觀測段1的截面形狀是方形，和圓形結(jié)構(gòu)相比，方形結(jié)構(gòu)更易于實(shí)現(xiàn)可視化，且觀測段1包括觀測段本體5、安裝在觀測段本體5四個(gè)面上的110加熱玻璃7和安裝在110加熱玻璃7外面的觀測窗口6，觀測段本體5設(shè)置和外部電路連接的導(dǎo)線孔8，通過設(shè)置的導(dǎo)線孔8可以實(shí)現(xiàn)與外部電路的連接，且外部電路設(shè)置在觀測段的兩端，不會影響觀測的可視化。實(shí)驗(yàn)時(shí)將各部分按照附圖1中所示結(jié)構(gòu)將各部分用螺絲拼接，即可完成本裝置的安裝，流體入口接頭31流入，流入觀測段1后在觀測段1內(nèi)加熱，同時(shí)運(yùn)用可視化觀測技術(shù)對觀測段1內(nèi)的加熱流動進(jìn)行研究。
[0014]實(shí)施案列二:根據(jù)實(shí)施案列一所述的一種多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置，并結(jié)合圖3，在入口接頭31和觀測段1之間設(shè)置入口段2，入口段2的一端通過法蘭盤與入口接頭31連接、另一端與觀測段1的一端通過法蘭盤固定連接。則流體入口接頭31流入；在入口段2發(fā)展成充分發(fā)展流動，再流入觀測段1后在觀測段1內(nèi)加熱，同時(shí)運(yùn)用可視化觀測技術(shù)對觀測段1內(nèi)的加熱流動進(jìn)行研究，因?yàn)槿肟诙涡?yīng)對流動傳熱影響很大，且在不同流動工況下，在實(shí)驗(yàn)研究中需要消除入口段的影響，而本發(fā)明設(shè)置的入口段2的作用是消除入口段效應(yīng)，減小入口段效應(yīng)對實(shí)驗(yàn)的影響，使得實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性好，而且本發(fā)明不直接在入口段中進(jìn)行加熱，對耐熱性要求較低，則入口段由有機(jī)玻璃粘接而成，而且入口段通過法蘭盤與觀測段連接，針對不同的流動工況時(shí)，可以方便更換不同長度的入口段。
[0015]本發(fā)明在組裝觀測段時(shí)，先將110加熱玻璃7粘接在觀測段本體5的四個(gè)面上，再將觀測窗口 6粘接在110加熱玻璃7上，最后通過導(dǎo)線孔8將電路連接。
[0016]通過將本發(fā)明所提供的多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置接入實(shí)驗(yàn)回路，既可以采用傳統(tǒng)方法，通過流量計(jì)、熱電偶測量流體的流量與溫度；也可以采用、激光誘導(dǎo)熒光法等方法，進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)，測量速度場與溫度場；還可以通過高速攝影儀對流道內(nèi)的流體進(jìn)行拍攝，進(jìn)行氣泡的行為等的觀測研究。
【權(quán)利要求】
1.一種多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置，包括觀測段、通過法蘭盤與觀測段兩端連接的入口接頭和出口接頭，入口接頭和出口接頭分別和外部實(shí)驗(yàn)回路連接，其特征在于:所述觀測段的截面形狀是方形，且觀測段包括觀測段本體、安裝在觀測段本體四個(gè)面上的ITO加熱玻璃和安裝在ITO加熱玻璃外面的觀測窗口，觀測段本體設(shè)置和外部電路連接的導(dǎo)線孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多面可視化流動加熱實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在入口接頭和觀測段之間設(shè)置入口段，入口段的一端通過法蘭盤與入口接頭連接、另一端與觀測段的一端通過法蘭盤固定連接。
【文檔編號】B01L7/00GK104368407SQ201410531800
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】譚思超, 王嘯宇, 李少丹, 高璞珍, 王瑞奇, 莊乃亮 申請人:哈爾濱工程大學(xué)