CN108802094A - 一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置及其应用，装置包括凝结室和设于凝结室内的冷却盘，所述冷却盘的表面设有用于夹持换热设备材料的夹具，所述凝结室侧部设有可开闭的手轮，所述手轮上设有观察口，所述凝结室上方设有蒸汽管和气体管，所述凝结室下方设有凝结水管，所述凝结水管一端连接真空泵。本装置提供了密闭的高温蒸汽环境，并具备可视化的优势，可全程观测凝结过程，可观察记录蒸汽的凝结过程，可检测真空、大气、特种气体等三种气氛条件对蒸汽在换热设备材料表面凝结过程的影响，观察记录的凝结过程可用于后续的科学实验。

Description

一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置及其应用

技术领域

本发明涉及换热设备材料表面蒸汽凝结检测领域，具体涉及一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置及其应用。

背景技术

蒸汽凝结现象广泛存在于各类换热器设备中，换热器材料表面传热系数的变化极大地影响了换热器的换热效率，若能提高材料表面传热系数，则能强化热量的传递过程，提高换热器效率。提高材料表面传热系数的方法有很多，对于蒸汽凝结传热，把材料表面蒸汽凝结方式由膜状凝结改为珠状凝结能使材料表面传热系数提高数倍乃至数十倍，当材料表面具备疏水性时，蒸汽在其表面以珠状凝结方式凝结。

对换热设备材料疏水性能的开发成为当前的研究热点，但目前缺乏针对具有疏水性能材料表面蒸汽凝结检测的相关设备，无法直接进行相关实验检测，对研究换热设备材料表面蒸汽凝结带来不便。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，用于换热设备材料表面的蒸汽高效凝结研究，尤其是针对疏水或超疏水性能换热设备材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，包括凝结室和设于凝结室内的冷却盘，所述冷却盘的表面设有用于夹持换热设备材料的夹具，所述凝结室侧部设有可开闭的手轮，所述手轮上设有观察口，所述凝结室上方设有蒸汽管和气体管，所述凝结室下方设有凝结水管，所述凝结水管一端连接真空泵。

进一步地，所述冷却盘通过法兰固定连接在凝结室上，所述法兰与凝结室夹持冷却盘的边缘，并在冷却盘边缘包裹后密封圈。

进一步地，所述观察口由双层耐高温石英玻璃构成，双层石英玻璃之间设置间隔，并将间隔抽真空。

进一步地，所述手轮内侧边缘与凝结室外侧边缘之间设置前密封圈。

进一步地，所述凝结室内设有耐高温LED灯。

进一步地，所述真空泵的管路上设有真空阀，所述凝结水管上设有凝结水控制阀，所述气体管上设有气体阀，所述蒸汽管上设有蒸汽阀。

进一步地，所述凝结室底部安装有底座。

进一步地，所述凝结室的下部设为便于排出凝结水的倾斜结构。

进一步地，所述观察口外设有用于记录的摄像机。

将该检测装置用于换热设备材料表面蒸汽凝结检测，具体包括以下步骤：

(a)实验前，旋开手轮，将待检测材料固定在冷却盘表面，旋紧手轮；

(b)向冷却盘通入冷水，使冷却盘提前冷却，关闭蒸汽管、气体管、凝结水管，打开真空阀，启动真空泵排除凝结室内气体；

(c)实验时，关闭真空泵、真空阀，视实验要求，先打开气体管或蒸汽管，通入大气或特种气体以及蒸汽，后打开凝结水控制阀门，蒸汽在低温待检测材料表面凝结，透过手轮上的观察口，可观察蒸汽在材料表面凝结情况。

与现有技术相比，本实验平台提供了密闭的高温蒸汽环境，并具备可视化的优势，可全程观测凝结过程。本发明可观察记录蒸汽的凝结过程，可检测真空、大气、特种气体等三种气氛条件对蒸汽在换热设备材料表面凝结过程的影响。蒸汽由蒸汽入口通入凝结室，待检测材料夹持在冷却盘表面，材料紧贴冷却盘，由于冷却盘表面的低温，使凝结室内蒸汽在待检测材料表面不断凝结，同时凝结水不断排出，凝结过程可由观察口外的摄像机观察并拍摄，观察口由双层石英玻璃组成，起防雾效果，同时LED灯提供照明，使观察更清晰。观察记录的凝结过程可用于后续的科学实验。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置法兰的示意图。

图中：法兰1、后密封圈2、冷却盘3、真空泵4、真空阀5、凝结水控制阀6、凝结水管7、底座8、手轮9、观察口10、前密封圈11、凝结室12、蒸汽管13、蒸汽阀14、气体阀15、气体管16、LED灯17、夹具18、摄像机19、螺栓孔101、冷却盘出水口102、冷却盘进水口103。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种换热材料表面蒸汽凝结检测装置，如图2，包括法兰1、后密封圈2、冷却盘3、真空泵4、真空阀5、凝结水控制阀6、凝结水管7、底座8、手轮9、观察口10、前密封圈11、凝结室12、蒸汽管13、蒸汽阀14、气体阀15、气体管16、LED灯17、夹具18、摄像机19、螺栓孔101、冷却盘出水口102、冷却盘进水口103。

装置左侧采用法兰1与凝结室12连接，两者间夹持冷却盘3边缘，使冷却盘3紧固在凝结室12左侧，同时冷却盘3边缘裹有后密封圈2，使连接处密封；装置右侧采用手轮9连接凝结室12，手轮9由双层耐高温石英玻璃构成观察口10，双层石英玻璃以一定间隔隔开，中间抽真空，起到防雾效果，手轮内侧边缘与凝结室外侧边缘间的前密封圈11使连接处密封，保持气/汽密性，手轮拆卸方便，便于夹具18夹持待检测材料；凝结室布置耐高温LED灯17，使观察清晰；凝结室上方同时设置蒸汽管13及气体管16，可检测真空、大气、特种气体等三种气氛条件对蒸汽在换热设备材料表面凝结过程的影响，结合相应要求输入对应气体，便于科学实验；凝结室下方设置凝结水管7及真空泵4，同时由底座8支撑整个检测装置。

本发明原理为：高温蒸汽在低温物体表面产生凝结，由汽态变为液态。当高温蒸汽通入凝结室时，由于冷却盘表面的低温，使贴附在冷却盘表面的待检测材料达到低温，高温蒸汽在待检测材料表面凝结成水，凝结水通过排水口排出排水口设置一定坡度，便于排水；高温蒸汽在待材料表面的凝结过程可由手轮上的石英玻璃观察口观察，当待检测材料具备疏水性质时，可清晰的看到高温蒸汽在材料表面的液滴形成、合并、滑落的过程，此设备可为具备疏水性能的换热材料提供快速检测。

具体使用时，实验前旋开手轮，将待检测材料夹持紧贴在冷却盘3表面，后旋紧手轮9，向冷却盘3通入冷水，使冷却盘3提前冷却，关闭蒸汽阀14、气体阀15、凝结水控制阀6，开启真空阀5，启动真空泵4以排除蒸汽凝结室内其他气体对凝结过程的影响；抽真空约2分钟后关闭真空阀5与真空泵4，视实验要求，依次开启气体阀15、蒸汽阀14、凝结水控制阀6，开启间隔为30秒，通入大气或特种气体及蒸汽，可检测蒸汽处于大气或特种气体条件下在换热设备材料表面的凝结情况；或依次开启蒸汽阀14、凝结水控制阀6，开启间隔为30秒，通入蒸汽，可检测蒸汽处于真空条件时在材料表面的凝结情况。蒸汽在低温的待检测材料表面凝结，透过手轮上的观察口，可清晰的看到高温蒸汽在材料表面的液滴形核、增大、合成、滑落过程，可对比不同气氛条件下蒸汽凝结过程的差异，为换热设备材料的选取提供依据。

Claims (10)

1.一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，包括凝结室(12)和设于凝结室(12)内的冷却盘(3)，所述冷却盘(3)的表面设有用于夹持换热设备材料的夹具(18)，所述凝结室(12)侧部设有可开闭的手轮(9)，所述手轮(9)上设有观察口(10)，所述凝结室(12)上方设有蒸汽管(13)和气体管(16)，所述凝结室(12)下方设有凝结水管(7)，所述凝结水管(7)一端连接真空泵(4)。

2.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述冷却盘(3)通过法兰(1)固定连接在凝结室(12)上，所述法兰(1)与凝结室(12)夹持冷却盘(3)的边缘，并在冷却盘(3)边缘包裹后密封圈(2)。

3.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述观察口(10)由双层耐高温石英玻璃构成，双层石英玻璃之间设置间隔，并将间隔抽真空。

4.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述手轮(9)内侧边缘与凝结室(12)外侧边缘之间设置前密封圈(11)。

5.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述凝结室(12)内设有耐高温LED灯(17)。

6.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述真空泵(4)的管路上设有真空阀(5)，所述凝结水管(7)上设有凝结水控制阀(6)，所述气体管(16)上设有气体阀(15)，所述蒸汽管(13)上设有蒸汽阀(14)。

7.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述凝结室(12)底部安装有底座(8)。

8.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述凝结室(12)的下部设为便于排出凝结水的倾斜结构。

9.根据权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置，其特征在于，所述观察口(10)外设有用于记录的摄像机(19)。

10.一种如权利要求1所述的一种换热设备材料表面蒸汽凝结检测装置的应用，其特征在于，将该检测装置用于换热设备材料表面蒸汽凝结检测，具体包括以下步骤：

(a)实验前，旋开手轮，将待检测材料固定在冷却盘表面，旋紧手轮；

(b)向冷却盘通入冷水，使冷却盘提前冷却，关闭蒸汽管、气体管、凝结水管，打开真空阀，启动真空泵排除凝结室内气体；

(c)实验时，关闭真空泵、真空阀，视实验要求，先打开气体管或蒸汽管，通入大气或特种气体以及蒸汽，后打开凝结水控制阀门，蒸汽在低温待检测材料表面凝结，透过手轮上的观察口，可观察蒸汽在材料表面凝结情况。