CN110085104A - 热力水流演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热力水流演示装置，包括自上而下活连接的透明杯体、加热装置、加热控制器和底座，透明杯体内装有常温自来水，杯底的充液排气口设有染料囊体，透明杯体外设有与杯体内腔连通的螺旋环绕有透明软管，透明软管上的变色测温贴。本发明主要用于展示水体受热时的运动规律和动态。使用时，透明杯体呈杯底朝上的倒扣状态，利用电加热棒对水体进行加热。在加热前后，通过颜料液运行轨迹和透明软管上变色测温贴的变色次序，可观察和判断出水体在加热过程中的运行动态、水温的变化层次和热力运行方向。

Description

热力水流演示装置

技术领域

本发明属于流体热力学演示装置技术领域，尤其是涉及一种容器内水在受热时的运行动态演示装置。

背景技术

静态水在加热时，受热胀冷缩影响，温度高的水不断往上运行，水体就会发生运动并产生一定的动力。正常情况下，水体受热时的运行状态，难以直接观察到，在教学和实践中，不利于正确认识和理解水受热后的流动状态和热力学规律。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能直观展示水体在受热时运行状态的装置。

为解决上述技术问题，本发明包括自上而下活连接的透明杯体、加热装置、加热控制器和底座；

所述透明杯体的杯底上设有充液排气口，所述充液排气口上设有与之活接的染料囊体，染料囊体上设有伸入到杯体内的加注管，染料囊体内设有颜色指示液，染料囊体的端头与充液排气口紧密相接，透明杯体侧壁的上、下两端分别设有一导管接口；透明杯体外设有螺旋环绕的透明软管，透明软管两管口分别与杯体上、下的导管接口插接，透明软管的管腔与透明杯体内腔相通，透明软管的外表面设有变色测温贴，透明杯体内装有自来水；

所述加热装置，所述加热装置包括电加热棒和加热棒座，加热棒座与透明杯体活连接，其外缘与杯口内壁紧密相接，电加热棒一端与加热棒座中心部位紧固连接，棒体伸入到透明杯体杯腔内；

所述加热控制器，加热控制器包括温度显示单元、温度设置按钮、加热开关、电源插孔和温度感应探头，温度感应探头位于透明杯体中部并伸入到杯腔中，感应探头与加热控制器感应开关电连接，电加热棒与加热控制器的电源连接。

所述透明软管在透明杯体在上、下的导管接口之间并排螺旋分布，每层环圈上均设有变色测温贴。

所述透明软管每层环圈的相对两侧分别设有一变色测温贴，其中一侧的变色测温贴为低温显示列，另一侧的变色测温贴为高温显示列。

所述加热棒座上设有密封胶圈，加热棒座与透明杯体螺纹连接。

所述加热控制器的上端与加热棒座插接，下端插接在底座上。

本发明的有益效果在于：由于本发明设有透明杯体、加热装置和加热控制器，透明杯体内装有常温自来水，杯底上设有充液排气口，充液排气口上设有与之活接的染料囊体，透明杯体外设有与杯体内腔连通的螺旋环绕的透明软管，透明软管外粘贴有变色测温贴，加热装置的电加热棒伸入到杯体内。它主要通过电加热棒对杯体内水进行加热，并通过颜料液运行轨迹和变色测温贴颜色变化顺序，来直观展示水体受热运动的规律和动态。使用时，透明杯体呈杯底朝上的倒扣状态，加热前，通过染料囊体将温度低于常温的水溶性染料液体注入到水体底部，然后利用电加热棒对水体进行加热。水体在加热过程中，电加热棒周围的水温率先上升，并向上运行，底部的染料液随水体运行，便可直观显示水体在加热过程中的运行状态。持续进行加热，水体温度达到预设数值，加热棒停止加热后，容器内水循环相对减弱。在加热过程中，杯体中水从上端进入透明软管，在管体内运行，通过颜料液的流动能直观显示水循环动态。同时，通过透明软管上的变色测温贴颜色变化，可以观察水温的变化层次和热力运行方向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明部分剖示意图；

图3是本发明各组件装配示意图；

图4是本发明使用参考图。

具体实施例

参照图1至图3所示，该热力水流演示装置包括自上而下活连接的透明杯体1、加热装置3、加热控制器4和底座5。透明杯体1外螺旋环绕有与其内腔连通的透明软管2，透明杯体1的杯口与加热装置3的加热棒座32紧密相接，电加热棒31伸入到杯体内；杯体内装有自来水6，在水体中通过染料囊体7注入颜色指示液72后，接通加热控制器4的加热电源，设定好加热温度即可通过电加热棒31对自来水6进行加热。水体在受热过程中，发生运动时，颜色指示液逐渐随水体运动而运动，进而显现出水受热后在杯体内和透明软管2内的运行动态。同时，根据通过透明软管上的变色测温贴21颜色变化的先后，也可观察出水温的变化层次和热力运行方向。

透明杯体1为圆筒状塑料透明杯体，在的杯底上设有充液排气口11。在使用时，透明杯体1的杯底朝上，通过充液排气口11可加注液体或者排出杯腔内多余的空气。在充液排气口11上活动连接有橡胶染料囊体7，染料囊体7上插接有毛细加注管71，该加注管伸入到杯体中，且能达到水体底部；染料囊体7内装有红颜色指示液72，染料囊体7的端头与充液排气口11紧密插接。透明杯体1一侧壁的上、下端分别设有一导管接口12，透明杯体1外设有螺旋环绕的塑胶透明软管2，透明软管2的两管口分别与杯体的两导管接口12插接，透明软管2的管腔与透明杯体1内腔相通，透明软管2的外表面粘贴有变色测温贴21，透明杯体1内设有没过两导管接口12的水。

加热装置3包括电加热棒31和加热棒座32，电加热棒31采用24伏低电压高功率的发热管，其接线端与加热棒座32中心部位紧固密封连接，电加热棒31棒体伸入到透明杯体1杯腔内，其在杯体内的长度与透明杯体1上、下两导管接口12间距相当；加热棒座32具有与杯口内壁相接的圆形外缘，加热棒座32的圆形外缘设有内螺纹，透明杯体1的杯口设有外螺纹，加热棒座32的圆形外缘与透明杯体1的杯口螺纹连接；加热棒座32上设有密封胶圈33，加热棒座32与杯体连接后，起到密封作用，杯体内水不会渗出。

加热控制器4为数显温度控制装置，它包括温度显示单元41、温度设置按钮42、加热开关43、电源插孔44和防水温度感应探头45。透明杯体1中部设有接孔，温度感应探头45从透明杯体1中部的接孔插入其内腔中，温度感应探头45与透明杯体1中部的接孔密封连接，温度感应探头45的信号线插头46与加热控制器4的温度控制开关电连接，电加热棒31与加热控制器4的电源连接。

加热棒座32的底面设有插接槽34，加热控制器4的上端与插接槽34插接；底座5的上面设有座口51，加热控制器4下端插接在座口51内。使用时，底座5置于台体上，起稳定作用。

参照图1和图3所示，本发明的透明软管2在透明杯体1的上、下导管接口12之间并排螺旋分布。在杯体的一个侧面上，每层环圈的左、右两端分别设有一变色测温贴21，其中左侧的变色测温贴21为低温显示列211，右侧的变色测温贴21为高温显示列212。低温显示列211中的变色测温贴21粘贴有与杯体内水的初始温度相同的指示贴；高温显示列212中的变色测温贴21的显色温度高出常温3-5摄氏度。在透明软管2上粘贴不同显示温度的指示贴，指示贴在加热前和加热后先后发生显色变化，能指示出杯体内水在加热前、后的温度的变化和运行动态。加热前，杯体和导管内的水与外界温度一致，其温度为常温，这时，低温显示列211中各层的变色测温贴21均显色，高温显示列212中变色测温贴21不显色，表明水体温度上下均衡，并处于静态。启动加热装置后，通过加热控制器4设定加热温度高于高温显示列212中变色测温贴21的显色温度。在加热过程中，随着杯体内温度上升，水体不仅在杯体内运动，而且会进入透明软管2，推动水在导管内形成环流，各层导管上高温显示列212的变色测温贴21从上往下会逐层显色，能直观显示水体受热后的温度分布和热力动态。

参照图4所示，本发明在使用时，首先在打开的透明杯体1内加入常温自来水，杯体中自来水的高度应能没过两导管接口12。加热棒座32与透明杯体1紧固连接后，再将电加热棒31的电插头35、温度感应探头45的传感插头46分别与加热控制器4连接。加热控制器4采用XH-W3001 数字温控器。同时将加热控制器4上的电源插口44与24伏电源变压器47连接。连成一体的透明杯体1、加热棒座32和加热控制器4竖直坐落于底座5上。打开加热控制器4电源，温度显示单元41显示常温下杯体中水的温度。选取与杯体中水相同温度的变色测温贴21贴敷在每层透明软管2左端，在透明软管2右端贴敷变色温度高于常温5度的变色测温贴21。轻捏染料囊体7后，部分颜料液72便从充液排气口11注入到杯体中水的底部。这时通过颜料液72可观察水体在未加热时的状态，且透明软管2左端的低温显示列211显色，说明杯体中水在未加热时，水体温度均衡，处于静态。调整设置按钮42至略高于高温显示列212中变色测温贴21的变色温度，电加热棒31开始加热，随着杯内水温的不断上升，通过颜料液72可观察到部分水体开始上行，颜料液随水体运行，在杯体内形成一定的运行轨迹。同时杯体内水进入透明软管2，并循环运行，管体温度从上往下不断循环升高，透明软管2右端的变色测温贴21逐渐变色，进而直观显示水体加热时，水体的运行状态和热力规律。

Claims (5)

1.一种热力水流演示装置，其特征是包括自上而下活连接的透明杯体（1）、加热装置（3）、加热控制器（4）和底座（5）；

所述透明杯体（1)的杯底上设有充液排气口（11），所述充液排气口（11）上设有与之活接的染料囊体（7），染料囊体（7）上设有伸入到杯体内的加注管（71），染料囊体（7）内设有颜色指示液（72），染料囊体（7）的端头与充液排气口（11）紧密相接，透明杯体（1)侧壁的上、下两端分别设有一导管接口（12）；透明杯体（1)外设有螺旋环绕的透明软管（2），透明软管（2）两管口分别与杯体上、下的导管接口（12）插接，透明软管（2）的管腔与透明杯体（1)内腔相通，透明软管（2）的外表面设有变色测温贴（21），透明杯体（1)内装有自来水（6）；

所述加热装置（3），所述加热装置（3）包括电加热棒（31）和加热棒座（32），加热棒座（32）与透明杯体（1)活连接，其外缘与杯口内壁紧密相接，电加热棒（31）一端与加热棒座（32）中心部位紧固连接，棒体伸入到透明杯体（1)的杯腔内；

所述加热控制器（4），加热控制器（4）包括温度显示单元（41）、温度设置按钮（42）、加热开关（43）、电源插孔（44）和温度感应探头（45），温度感应探头（45）位于透明杯体（1)中部并伸入到水体中，感应探头（45）与加热控制器（4）的温度控制开关电连接，电加热棒（31）与加热控制器（4）的电源连接。

2.按照权利要求1所述的热力水流演示装置，其特征是所述透明软管（2）在透明杯体（1)在上、下的导管接口（12）之间并排螺旋分布，每层环圈上均设有变色测温贴（21）。

3.按照权利要求2所述的热力水流演示装置，其特征是所述透明软管（2）每层环圈的相对两侧分别设有一变色测温贴（21），其中一侧的变色测温贴（21）为低温显示列（211），另一侧的变色测温贴（21）为高温显示列（212）。

4.按照权利要求1所述的热力水流演示装置，其特征是所述加热棒座（32）上设有密封胶圈（33），加热棒座（32）与透明杯体（1)螺纹连接。

5.按照权利要求1—4任一项所述的热力水流演示装置，其特征是所述加热控制器（4）的上端与加热棒座（32）插接，下端插接在底座（5）上。