CN103616316B - 微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置 - Google Patents

微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置，是由工质流动系统、加热系统、调平系统和温度测量系统组成，所述工质经由进水箱上部引流板均匀的流动到安装在热水箱凹槽内的工件表面，经加热蒸发后由量筒收集，用于测量一定时间内的蒸发量；所述加热系统，热水箱左右两侧各有一个进、出水（油）孔，热水（油）由下孔进、上孔出，保证加热效果显著；所述调平系统能保证进水箱内工质均匀的流向测试工件表面；所述观察测量系统能实时采集进水箱内工质及工件表面的温度，并进行保存处理。应用高速摄像机观测被测工件表面的液膜流动状态。<!-- 2 -->

Description

微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置
技术领域
本发明涉及蒸发换热基础研究测试设备，特别涉及一种微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置，属于分析与测量控制技术领域。
背景技术
液膜蒸发换热技术作为一种高效换热技术，具有小流量、小温差、传热传质系数高、结构简单且动力消耗小等独特优点，在传统工业领域及高新技术领域中的高热流密度下换热强化方面受到了突出关注。研究表明，影响液膜蒸发热质交换的主要因素是液膜的流动形态和液膜的厚度。合适的特种表面结构，可使液膜流动稳定，均匀的润湿传热表面，防止因液薄破裂使传热表面出现干斑或干区。开开高性能的实验设备，是研究微结构表面蒸发换热性能的关键。本发明提出了一种可研究垂直降液膜流动及蒸发换热性能的测试设备，价格低廉、功能实用。
发明内容
本发明的目的是提供一种微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置，该装置通过精确测量微结构表面的液膜流动状态及其蒸发换热系数，改进微结构表面的形态及尺寸。
本发明是由工质流动系统、加热系统、调平系统和温度测量系统组成；
所述的调平系统是由调平底座和调平板构成，调平板通过螺栓杆和螺栓帽固定在调平底座上，调平底座放在实验平台上，通过旋转螺帽以改变调平板的水平度来达到保证工质能以出口的宽度同时流向引流板。
所述的工质流动系统是由蠕动泵、水槽、进水箱、进水箱盖、引流板、引流板盖、集液漏斗和量筒组成，进水箱安装在调平板上，蠕动泵设置在实验平台上，水槽通过管路与蠕动泵进水口连通，蠕动泵的出水口与进水箱底部的进水孔通过管路连通，进水箱的顶部内侧具有凹槽，引流板的后端面插设在凹槽中，引流板的后端面与凹槽过盈配合，引流板具有引流斜面，引流板上盖有引流板盖，引流斜面与引流板盖之间形成有流道，进水箱具有进水箱盖，进水箱与引流板之间形成有引流口，引流口与引流斜面和引流板盖之间的流道连通，引流板的引流斜面底部通过集液漏斗支架设置有集液漏斗，集液漏斗的底部设置有量筒；工质从水槽内通过蠕动泵被泵至进水箱内，当工质在进水箱内达到引流口的高度后，工质沿引流斜面和引流板盖之间的流道流下，经具有微结构表面的物体加热蒸发后由集液漏斗收集进入量筒，完成工质的流动。
所述的加热系统是由恒温槽和热水箱组成，恒温槽设置在实验平台上，热水箱安装在调平板上，热水箱位于引流板下方，热水箱的前端面具有凹槽面，该凹槽面用于贴设具有微结构表面的物体，热水箱对具有微结构表面的物体进行加热，具有微结构表面的物体就是被测物体；热水箱的两侧分别设置有热水箱出水孔和热水箱进水孔，热水箱的热水箱出水孔和热水箱进水孔通过管路和泵与恒温槽连通，恒温槽将热水或油通过热水箱上面的热水箱进水孔泵至热水箱内，然后从热水箱上的热水箱出水孔流回恒温槽，完成热水或油的循环。热水或油在热水箱内下进上出，保证加热彻底、均衡。
所述的温度测量系统是由二只温度传感器、数据采集仪和高速摄像机构成，二只温度传感器与数据采集仪连接，其中一只温度传感器从上插入在进水箱中，另一只温度传感器从热水箱侧边的测温孔插入到具有微结构表面的物体表面，二只温度传感器中的一只温度传感器测量工质蒸发前的温度，另外一只温度传感器测量工质蒸发时的温度，测量到的数据被数据采集仪保存处理；高速摄像机由摄像机支架设置在被测的具有微结构表面的物体正前方，观察和记录液膜流动的波动。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种新型的微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置，解决了没有微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置的问题。
附图说明
图1是本发明的立体示意图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明的工质流动系统立体示意图。
图4是本发明的调平系统立体示意图。
图5是本发明的热水箱结构示意图
图6是本发明的水箱结构示意图。
图中：1—调平底座；2—调平板；3—螺纹杆；4—螺纹帽；5—热水箱；6—水箱；7—水箱盖；8—引流板；9—引流板盖；10—具有微结构表面的物体；11—热水箱盖；12—蠕动泵；13—实验平台；14—恒温槽；15—集液漏斗；16—集液漏斗支架；17—固定螺钉；18—量筒；19—水槽；20—数据采集仪；21—摄像机支架；22—高速摄像机；23—测温孔；25—凹槽；27—温度传感器；28凹槽；29—进水孔；30—热水箱出水孔；31—热水箱进水孔。
具体实施方式：
请参阅图1和图2所示，本发明是由工质流动系统、加热系统、调平系统和温度测量系统组成；
配合图4所示，所述的调平系统是由调平底座1和调平板2构成，调平板2通过螺栓杆3和螺栓帽4固定在调平底座1上，调平底座1放在实验平台13上，通过旋转螺帽4以改变调平板2的水平度来达到保证工质能以出口的宽度同时流向引流板8；
配合图3和图6所示，所述的工质流动系统是由蠕动泵12、水槽19、进水箱6、进水箱盖7、引流板8、引流板盖9、集液漏斗15和量筒18组成，进水箱6安装在调平板2上，蠕动泵12设置在实验平台13上，水槽19通过管路与蠕动泵12进水口连通，蠕动泵12的出水口与进水箱6底部的进水孔29通过管路连通，进水箱6的顶部内侧具有凹槽28，引流板8的后端面插设在凹槽28中，引流板8的后端面与凹槽28过盈配合，引流板8具有引流斜面81，引流板8上盖有引流板盖9，引流斜面81与引流板盖9之间形成有流道，进水箱6具有进水箱盖7，进水箱6与引流板8之间形成有引流口62，引流口62与引流斜面81和引流板盖9之间的流道连通，引流板8的引流斜面81底部通过集液漏斗支架16设置有集液漏斗15，集液漏斗15的底部设置有量筒18；工质从水槽19内通过蠕动泵12被泵至进水箱6内，当工质在进水箱6内达到引流口62的高度后，工质沿引流斜面81和引流板盖9之间的流道流下，经具有微结构表面的物体10加热蒸发后由集液漏斗15收集进入量筒18，完成工质的流动。
配合图5所示，所述的加热系统是由恒温槽14和热水箱5组成，恒温槽14设置在实验平台13上，热水箱5安装在调平板2上，热水箱5位于引流板8下方，热水箱5的前端面具有凹槽面25，该凹槽面25用于贴设具有微结构表面的物体10，热水箱5对具有微结构表面的物体10进行加热，具有微结构表面的物体10就是被测物体；热水箱5的两侧分别设置有热水箱出水孔30和热水箱进水孔31，热水箱5的热水箱出水孔30和热水箱进水孔31通过管路和泵与恒温槽14连通，恒温槽14将热水或油通过热水箱5上面的热水箱进水孔31泵至热水箱5内，然后从热水箱5上的热水箱出水孔30流回恒温槽14，完成热水或油的循环。热水或油在热水箱5内下进上出，保证加热彻底、均衡。
所述的温度测量系统是由二只温度传感器27、数据采集仪20和高速摄像机22构成，二只温度传感器27与数据采集仪20连接，其中一只温度传感器27从上插入在进水箱6中，另一只温度传感器27从热水箱5侧边的测温孔23插入到具有微结构表面的物体10表面，二只温度传感器27中的一只温度传感器27测量工质蒸发前的温度，另外一只温度传感器27测量工质蒸发时的温度，测量到的数据被数据采集仪20保存处理；高速摄像机22由摄像机支架21设置在被测的具有微结构表面的物体10正前方，观察和记录液膜流动的波动。

Claims (1)

1.一种微结构表面垂直降液膜流动及蒸发换热性能测试装置，特征在于：是由工质流动系统、加热系统、调平系统和温度测量系统组成；
所述的调平系统是由调平底座(1)和调平板(2)构成，调平板(2)通过螺栓杆(3)和螺栓帽(4)固定在调平底座(1)上，调平底座(1)放在实验平台(13)上；
所述的工质流动系统是由蠕动泵(12)、水槽(19)、进水箱(6)、进水箱盖(7)、引流板(8)、引流板盖(9)、集液漏斗(15)和量筒(18)组成，进水箱(6)安装在调平板(2)上，蠕动泵(12)设置在实验平台(13)上，水槽(19)通过管路与蠕动泵(12)进水口连通，蠕动泵(12)的出水口与进水箱(6)底部的进水孔(29)通过管路连通，进水箱(6)的顶部内侧具有凹槽(28)，引流板(8)的后端面插设在凹槽(28)中，引流板(8)的后端面与凹槽(28)过盈配合，引流板(8)具有引流斜面(81)，引流板(8)上盖有引流板盖(9)，引流斜面(81)与引流板盖(9)之间形成有流道，进水箱(6)具有进水箱盖(7)，进水箱(6)与引流板(8)之间形成有引流口(62)，引流口(62)与引流斜面(81)和引流板盖(9)之间的流道连通，引流板(8)的引流斜面(81)底部通过集液漏斗支架(16)设置有集液漏斗(15)，集液漏斗(15)的底部设置有量筒(18)；工质从水槽(19)内通过蠕动泵(12)被泵至进水箱(6)内，当工质在进水箱(6)内达到引流口(62)的高度后，工质沿引流斜面(81)和引流板盖(9)之间的流道流下，经具有微结构表面的物体(10)加热蒸发后由集液漏斗(15)收集进入量筒(18)，完成工质的流动；
所述的加热系统是由恒温槽(14)和热水箱(5)组成，恒温槽(14)设置在实验平台(13)上，热水箱(5)安装在调平板(2)上，热水箱(5)位于引流板(8)下方，热水箱(5)的前端面具有凹槽面(25)，该凹槽面(25)用于贴设具有微结构表面的物体(10)，热水箱(5)对具有微结构表面的物体(10)进行加热，具有微结构表面的物体(10)就是被测物体；热水箱(5)的两侧分别设置有热水箱出水孔(30)和热水箱进水孔(31)，热水箱(5)的热水箱出水孔(30)和热水箱进水孔(31)通过管路和泵与恒温槽(14)连通，恒温槽(14)将热水或油通过热水箱(5)上面的热水箱进水孔(31)泵至热水箱(5)内，然后从热水箱(5)上的热水箱出水孔(30)流回恒温槽(14)，完成热水或油的循环；
所述的温度测量系统是由二只温度传感器(27)、数据采集仪(20)和高速摄像机(22)构成，二只温度传感器(27)与数据采集仪(20)连接，其中一只温度传感器(27)从上插入在进水箱(6)中，另一只温度传感器(27)从热水箱(5)侧边的测温孔(23)插入到具有微结构表面的物体(10)表面，二只温度传感器(27)中的一只温度传感器(27)测量工质蒸发前的温度，另外一只温度传感器(27)测量工质蒸发时的温度，测量到的数据被数据采集仪(20)保存处理；高速摄像机(22)由摄像机支架(21)设置在被测的具有微结构表面的物体(10)正前方，观察和记录液膜流动的波动。
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