CN112798645B - 一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及相变换热领域，尤其涉及一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法。该多角度检测沸腾换热的受热件包括：待测改性表面部分和待测受热柱，待测改性表面部分设置在待测受热柱的顶部，且待测改性表面部分以可变角度安装于待测受热柱上。本发明提出的一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法，可相对受热部分即待测受热柱以多角度的方式固定待测改性表面部分，从而改变沸腾表面角度，解决了现有技术只能测试水平表面向上沸腾性能而无法检测改性表面放置角度不同的实验性能的技术问题。

Description

一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法

技术领域

本发明涉及相变换热领域，具体涉及一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法。

背景技术

在目前，随着尖端设备的体积越来越小，其使用功率越来越高，散热问题就成了设备使用寿命的一大威胁。已经有大量的理论研究、实验甚至应用，证明了表面改性对散热导热有显著效果，特别是在沸腾相变领域，可以改变其核态沸腾区域的过热度范围，总体表面传热系数以及临界热流密度。而目前国内外没有一套统一规范的测试方法，也没有企业商家生产这类测试装置。

中国专利CN210199007U公开了一种池沸腾传热测试装置。所述池沸腾传热测试装置包括：沸腾容器，其具有沸腾腔室；冷凝单元，其通过顶盖与沸腾腔室连通；底座，其包括有相互嵌套设置的底座外套与底座衬套，所述底座衬套与所述沸腾容器连接，所述底座衬套与待测试工件通过密封组件连接；主加热单元，其包括加热组件、传热组件及绝热腔体，所述加热组件与传热组件、电源分别相连接，所述传热组件与待测试工件的底部连接，所述绝热腔体内填充设置有低导热物质或不导热物质；以及温度测量单元。池沸腾传热测试装置结构简单紧凑、操作方便，通过待测试工件一体化设计有利于热量高效传导，可以测出较高热流密度条件下沸腾状态，测试结果稳定可靠。但上述技术方案中的池沸腾传热测试装置，只能测试水平表面向上沸腾性能，无法研究表面放置角度不同的实验性能，限制了研究进展。

因此，有必要设计一种能够多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的上述技术问题，提供了一种多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法，解决了现有技术只能测试水平表面向上沸腾性能而无法检测改性表面放置角度不同的实验性能的技术问题。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了一种多角度检测沸腾换热的受热件，其特征在于，包括待测改性表面部分和待测受热柱，所述待测改性表面部分设置在所述待测受热柱的顶部，且所述待测改性表面部分以可变角度安装于所述待测受热柱上。

进一步地，所述待测受热柱包括底部受热柱和中间轨道柱，所述中间轨道柱的顶部形成有半圆形轨道，所述待测改性表面部分的上表面形成有改性表面，下表面形成为弧形，所述弧形与所述轨道相配合。

进一步地，所述底部受热柱和所述中间轨道柱通过可拆卸结构连接，所述可拆卸结构包括：

下柱体，连接于所述底部受热柱的顶部；

上柱体，连接于所述中间轨道柱的底部，所述上柱体插入所述下柱体内。

本发明的另一方面提供一种多角度检测沸腾换热的实验装置，该包括上述任一技术方案中所述的受热件。

本发明的又一方面提供一种多角度检测沸腾换热的实验装置，该包括上述任一技术方案中所述的受热件；沸腾池，其具有沸腾腔室，用于容置液体工质并提供封闭空间；用于对所述待测受热柱进行加热的待测柱加热系统。

本发明的又一个方面提供一种多角度检测沸腾换热的实验方法，利用上述技术方案所述的实验装置进行实验，具体包括以下步骤：1)实验前的准备：实验前调整待测改性表面部分在待测受热柱上的位置，从而确定沸腾表面的角度；轨道上未被待测改性表面部分覆盖的位置，用聚四氟乙烯插片覆盖；将待测柱加热系统与待测受热柱连接，整体放入聚四氟乙烯底座；在沸腾池中倒入液体工质，将液体工质加热系统连接。

2)启动实验装置

启动与液体工质加热系统相连的电源，控制液体工质的温度达到指定温度后断电；

启动待测柱加热系统，为待测受热柱加热；

3)信息采集：

启动待测柱温度测量单元，采集待测受热柱的温度数据，做好采集数据的准备；

启动现象采集单元，调整位置和角度，使其采集端对准待测改性表面部分，记录实验现象；

4)工况调整，获取实验数据：

调整工况Ⅰ：

设定温度指标为低于饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据。

调整工况Ⅱ：

设定温度指标为饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据。

调整工况Ⅲ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标为此气压下的饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据。

调整工况Ⅳ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标低于此气压下的饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据。

5)实验数据处理：

实验数据采集结束后，观察分析温度数据以及现象采集系统一定时间内采集到的气泡脱离数量计算气泡的脱离频率；分析气泡变化机理，找出沸腾换热性能更好的表面材料和结构。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明实施例中通过将待测改性表面部分以可变角度的方式安装在受热部分上，可相对受热部分即待测受热柱以多角度的方式固定待测改性表面部分，从而改变沸腾表面角度，解决了现有技术只能测试水平表面向上沸腾性能而无法检测改性表面放置角度不同的实验性能的技术问题，填补了一个研究较为空白的领域。

2、本发明实施例中主体待测受热柱为分体式结构，更换待测改性表面时不需要重新做整个受热件，只需要更换待测表面部分或拆下中间轨道柱，节约成本，操作方便。

3、本发明实施例中待测受热柱和聚四氟乙烯底座以及液体工质三者交接处，安装防水硅胶垫片，防止液体工质进入聚四氟乙烯底座内部，造成热电偶测温误差，保证了聚四氟乙烯底座的密封性。

附图说明

图1为本发明的受热件以及聚四氟乙烯插片的配合结构示意图；

图2为本发明的沸腾装置的池体、底座、冷凝管、受热件的配合体的中间剖面示意图；

图3为本发明的待测分体式受热柱与待测柱加热系统的结构示意图；

图4为本发明的聚四氟乙烯上底座结构示意图；

图5为本发明的一种多角度测量待测改性表面沸腾换热的实验装置的结构示意图。

附图标记说明

100-聚四氟乙烯底座：110-聚四氟乙烯上底座；111-热电偶安置孔；112-受热柱安装槽；120-聚四氟乙烯下底座

200-待测受热柱：210-底部受热柱；211-热电偶安置孔；212-加热棒安装孔；220-中间轨道柱；221-热电偶安置孔；222-轨道；230-待测改性表面部分；

300-螺丝螺栓固定结构；

400-观测台系统：410-高速摄像机；411-仿臂支架；420-热电偶；421-数据采集扫描仪；422-计算机；

500-待测柱加热系统：510-加热棒；520-输出可调电源；521-旋钮；530-万用表；

600-液体工质加热系统：610-环状加热器；620-测温热电偶；630-温控箱；640-电源；

700-聚四氟乙烯插片；

800-沸腾池主体：810-沸腾池壁；820-上盖；

900-冷凝管。

具体实施方式

通过解释以下本发明的优选实施方案，本发明的其他目的和优点将变得清楚。

【实施例一】

图1示出了本发明提出的一种多角度检测沸腾换热的受热件的结构示意图。为叙述方便，下文中所称的“上”、“下”、“左”、“右”与附图本身的上、下、左、右方向一致，但不对本发明结构起限定作用。

如图1所示，一种多角度检测沸腾换热的受热件，包括待测改性表面部分230和待测受热柱200，待测改性表面部分230设置在待测受热柱200的顶部，且待测改性表面部分230以可变角度安装于待测受热柱200上。

本发明实施例中通过将待测改性表面部分230以可变角度的方式安装在受热部分上，可相对受热部分即待测受热柱200以多角度的方式固定待测改性表面部分230，从而改变沸腾表面角度，解决了现有技术只能测试水平表面向上沸腾性能而无法检测改性表面放置角度不同的实验性能的技术问题，填补了一个研究较为空白的领域。

如图1所示，待测受热柱200包括底部受热柱210和中间轨道柱220，中间轨道柱220的顶部形成有半圆形轨道222，待测改性表面部分230的上表面形成有改性表面，下表面形成为弧形，弧形与轨道222相配合。待测分体式受热柱，由三部分构成，分别为待测改性表面部分230、中间轨道柱220和底部受热柱210，其材料可为紫铜等一类导热性能优良的金属材料；最上面是待测改性表面部分230，为薄层，待测改性表面部分230的上表面为改性表面，下表面底有弧度，半径与轨道222内径相等，与中间轨道柱220部分契合；中间轨道柱220，其整体为翼状，半圆环形。

如图1所示，底部受热柱210和中间轨道柱220通过可拆卸结构可拆卸连接，可拆卸结构包括：下柱体，连接于底部受热柱210的顶部；上柱体，连接于中间轨道柱220的底部，上柱体插入下柱体内。上柱体的直径小于下柱体的直径，下柱体的部分中心设置有圆柱孔，与上柱体配合，使上柱体插入下柱体内，镶嵌在底部受热柱210部分，将受热件设置为分体式结构，使得待测改性表面部分230、中间轨道柱220和底部受热柱210之间可拆卸，更换待测改性表面部分230时不需要重新做整个受热件，只需要更换待测改性表面部分230或拆下中间轨道柱220，节约成本，操作方便。

如图1所示，上柱体和下柱体上均设有热电偶安置孔221、211。上柱体内的热电偶安置孔221和下柱体上的热电偶安置孔211同轴心来配合定位。如图2所示，部分热电偶安置孔221呈叶脉状，从中间轨道柱220形成的翼的根部延伸达到翼状区，使得测温更准确。

【实施例二】

如图2-图5所示，本发明还提供了一种多角度检测沸腾换热实验装置，包括上述技术方案中的受热件、沸腾池和待测柱加热系统500。其中，沸腾池具有沸腾腔室，用于容置液体工质并提供封闭空间；待测柱加热系统500用于对待测受热柱200进行加热。待测柱加热系统500包括加热棒510、万用表530和输出可调电源520，待测柱加热系统500中，加热棒510连接输出可调电源520，万用表530连接在输出可调电源520上，通过调节输出可调电源520上的旋钮521改变输出可调电源520的输出功率。

如图2和图3所示，沸腾池上设置有与待测受热柱200相配合的槽体结构，待测受热柱200安装时，待测改性表面部分230显露于沸腾腔室，待测受热柱200的底部与待测柱加热系统500连接。底部受热柱210底部均匀分布有加热棒安装孔212，用于加装相同规格的加热棒510，加热棒510安装在底部加热棒安装孔212内，对待测受热柱200进行加热。

如图2-图4所示，沸腾池包括沸腾池主体800、聚四氟乙烯底座100和用于固定连接整个沸腾池主体800的螺丝螺栓固定结构300，槽体结构形成于聚四氟乙烯底座100上；槽体结构包括位于聚四氟乙烯底座100中间位置的组装槽和与中间轨道柱220相配合的受热柱安装槽112，组装槽的半径等于轨道222半径与待测改性表面部分230厚度之和。沸腾池主体800包括沸腾池壁810和上盖820，上盖820位于沸腾池壁810的上方，为沸腾池主体800的上部分。上盖820上连接有冷凝回流装置，冷凝蒸发的水蒸气回流至沸腾池中，减少液体工质损失，确保液面高度不变。

聚四氟乙烯底座100包括聚四氟乙烯上底座110和聚四氟乙烯下底座120，其中，聚四氟乙烯上底座110的外部为底面为正方形的长方体，靠近液体工质一侧为组装槽，该组装槽为向上的碗状(半球状)槽，半球状槽的中间有更深的长方体形状槽即受热柱安装槽112，用于放置待测受热柱200，待测改性表面部分230和中间轨道柱220的配合体被卡在聚四氟乙烯上底座110的受热柱安装槽112中，起到固定作用。受热柱安装槽112的内壁附有硅胶垫片；聚四氟乙烯上底座110的四角带孔，用于放置螺丝，便于固定；聚四氟乙烯上底座110上留有热电偶安置孔111，用于测量铜柱表面热电偶的安装；此处热电偶安置孔111与上、下主体上的热电偶安置孔221、211位置也对应，起到定位作用和放置热电偶丝的作用；使用时，先固定聚四氟乙烯下底座120，再安装底部受热柱210，注意热电偶安置孔211的母线方向要垂直于聚四氟乙烯下底座120的外壁面之一。沸腾池主体800和聚四氟乙烯上底座110整体从上往下压在已经安装好的聚四氟乙烯下底座120上，确保热电偶安置孔211与热电偶安置孔111同轴心对齐，通过这种方式来定位，再用螺丝螺栓在四角固定。再安放中间轨道柱220，安装时确保热电偶安置孔221与热电偶安置孔211，以及热电偶安置孔111同轴心对齐。中间轨道柱220能与聚四氟乙烯上底座110形成轨道222槽，用于固定和移动改性待测表面；轨道222槽的形状为燕尾型、拱形、矩形或工字型；聚四氟乙烯下底座120的外部为底面为正方形的长方体，中间是圆柱体槽，用于放置导热铜柱下半截即底部受热柱210。长螺丝和螺栓用于上盖820、聚四氟乙烯底座100的固定。

沸腾池由聚四氟乙烯上底座110和钢化玻璃配合胶粘而成，配合部分需表面处理，构成沸腾池缸体部分。材质为钢化玻璃一类的透明壁面，需要其耐热性和透光性。待测受热柱200和聚四氟乙烯底座100以及液体工质三者交接处，安装防水硅胶垫片，防止液体工质进入底座内部，造成热电偶测温误差，保证了聚四氟乙烯底座100的密封性。

需要说明的是，待测改性表面可以根据实验需要，做成各种不同结构表面；待测改性表面部分230，其沿轨道222方向的横截面可以根据配合紧密性需求而做成不同的形状，比如梯形或者倒“T”型等，则聚四氟乙烯上底座110的受热柱安装槽112也相应的改成与待测改性表面部分230相配合的形状。

如图1和图2所示，所述中间轨道柱220上还设置有至少一个聚四氟乙烯插片700，至少一个所述聚四氟乙烯插片700和所述待测改性表面部分230占据全部所述轨道222。聚四氟乙烯插片700，形状为长条形，圆弧状，外圆弧的半径与轨道222表面半径相等，厚度与待测改性表面部分230的厚度相等，长度各尺寸若干；由于待测表面沿轨道222槽方向的长度有限，没有被待测改性表面部分230接触的轨道222部分，用聚四氟乙烯插片700来覆盖，这样配合安装的时候，可以保证金属部分只有待测改性表面部分230与沸腾池内液体工质接触。

如图5所示，实验装置还包括液体工质加热系统600和观测台系统400，液体工质加热系统600，用于对液体工质进行加热并控制温度恒定；观测台系统包括待测柱温度测量单元和现象采集单元，待测柱温度测量单元用于采集待测受热柱200的温度，现象采集单元用于采集并记录沸腾腔室内沸腾的现象。

具体的，液体工质加热系统600包括环状或者螺旋状加热器、温控箱630和测温热电偶620。本实施例以环状加热器610为例进行说明，在液体工质加热系统600中，环状加热器610置于沸腾池的液体工质中，另一端连接在温控箱630中，同时，测温热电偶620置于沸腾池的液体工质中，其末端连接在温控箱630中，温控箱630的另一端连接电源640，温控箱630设定某一温度指标，测温热电偶620监控液体工质温度，环状加热器610持续加热直至液体工质温度达到预先设定的温度指标，此时环状加热器610自动断电。上述观测台系统400包括高速摄像机410、热电偶420、数据采集扫描仪421和计算机422；高速摄像机410安置在仿臂支架411上，可调节角度(具体可以通过万向铰接)，在钢化玻璃外对准待测表面，记录气泡行为。热电偶420从聚四氟乙烯上底座110外表进入，穿过待测受热柱200到达待测位置，热电偶420的另一端连接在数据采集扫描仪421上，数据采集扫描仪421连接计算机422。数据采集扫描仪421用于扫描热电偶温度并连接计算机422记录。计算机422记录加热棒510内温度变化数据。

本发明一种实施例中的实验装置的组装方式为：先固定聚四氟乙烯下底座120，再安装底部受热柱210，沸腾池主体800和聚四氟乙烯上底座110整体从上往下压在已经安装好的聚四氟乙烯下底座120上，再用螺丝螺栓在四角固定。沸腾池腔体由沸腾池壁810和聚四氟乙烯上底座110相配合，胶装密封形成一体。再安放中间轨道柱220。待测改性表面部分230在轨道222上任一位置接触均可，待测改性表面部分230和中间轨道柱220的配合体被卡在聚四氟乙烯上底座110的受热柱安装槽112中。再用聚四氟乙烯插片700安装在轨道222未被待测改性表面部分230覆盖的其余部分。沸腾池安装完成后，将待测柱加热系统500连接完毕，将加热棒510置于加热棒安装孔212中。倒入液体工质于沸腾池中；将液体工质加热系统600连接完毕，将环状加热器610和测温热电偶620放入液体工质中，合上上盖820，在上盖820上安装冷凝管900。将观测台系统400安装完毕，安置在沸腾池主体800旁边，调整高速摄像机410角度和仿臂支架411高度，确保高速摄像机410镜头对准待测改性表面部分230。启动待测柱加热系统500的输出可调电源520；启动液体工质加热系统600的电源640；启动观测台系统400，测量温度记录图像与数据。

【实施例三】

在大容器池沸腾中，加热面的表面物理性质和粗糙程度以及汽化核心都是影响沸腾过程的主要因素，不同的粗糙表面有着不同的汽化核心数，而汽化核心影响着气泡的生长时间及脱离频率。通过本实施例的分体式设计，可以研究不同角度下不同改性表面在不同工况下的气泡生长过程，采集多次实验数据，为进一步的理论研究提供基础。

本发明实施例中还提供了一种多角度检测沸腾换热的实验方法，利用上述任一技术方案中的多角度检测沸腾换热的实验装置进行实验，具体包括以下步骤：

S1:实验前将待测受热柱200部分组装完毕，与聚四氟乙烯底座100配合安装，调整待测改性表面部分230在轨道222上的位置，从而确定沸腾表面的角度；轨道222上未被待测改性表面覆盖的位置，用聚四氟乙烯插片700覆盖；当沸腾池安装完成后，将待测柱加热系统500连接完毕，先校验一下加热棒510是否有效，校验方法为开启输出可调电源520，调节旋钮521至某一功率后，用闲置的热电偶去测量各加热棒510表面温度，当每根加热棒510温度上下限温度不超过5℃时，表明加热棒510能正常稳定工作，才能进行下一步实验，否则必须拆除不合格的加热棒510，更换新的加热棒510，符合标准以后进行下一步实验。

再将加热棒510安装在待测受热柱200的底部加热棒安装孔212中，整体放入聚四氟乙烯下底座120，用螺丝螺栓固定底座上下部分，确保位置对准和压实；

再将测量待测受热柱的热电偶420从预留的热电偶安置孔111中置入，确保到达指定位置，待测柱加热测温系统其余部分也提前安装完成；

再在沸腾池中倒入液体工质，此实施例中使用适量的去离子水，将环状加热器610置于水中，测液体工质温度的测温热电偶620也置于水中，液体工质加热系统600其余部分已提前安装完成；合上上盖820，在上盖820孔洞处加装冷凝管900，用螺栓固定。再将上盖820的螺栓紧固，确保整个结构固定安全。将观测台系统400安装完毕，安置在沸腾池主体800旁边，打开高速摄像机410，调整其角度以及仿臂支架411的高度，确保高速摄像机410镜头对准待测改性表面部分230，调焦距确保图像清晰。

S2：为了研究液体工质在饱和温度下的沸腾换热情况，当观测台安放完成后，此时启动数据采集扫描仪421，计算机422开始记录加热棒510内温度变化数据；启动待测柱加热系统500的输出可调电源520，通过万用表530读出此时输出电压值，此时调节旋钮521，使得输出电压从较低，以此低压作为起点开始实验(一般起点在35V左右)；启动液体工质加热系统600的电源640，在温控箱630中预设温度指标为液体工质的饱和温度，当测温热电偶620监测到液体工质的温度已经达到预设温度时，环状加热器610停止加热，若由于散热损失，液体温度低于预设温度时，环状加热器610又会重新启动，确保液体温度恒定为预设温度。

S3:收集此时的温度数据和气泡行为图像；调节旋钮521，以一定梯度增加输出可调电源520输出电压，从而提高待测改性表面部分230温度，当待测受热柱200温度稳定后，收集记录此时的温度数据和气泡行为图像；再次重复以一定梯度增加输出可调电源520输出电压，重复记录，直至出现温度猛增现象，此时为临界热流密度情况。实验数据采集结束后，观察分析计算机422上的温度数据以及高速摄像机410一定时间内拍到的气泡脱离数量计算气泡的脱离频率。从而分析气泡变化机理，找出沸腾换热性能更好的表面材料和结构。

【实施例四】

结合图5，本发明的一种多角度检测沸腾换热性能的实验方法，其利用的实验装置结构与实施例三相同，不同之处在于，改变待测改性表面部分230在轨道222上的位置，从而改变沸腾发生的角度，再调整高速摄像机410的方向和高度，调节镜头焦距。

【实施例五】

结合图5，本发明的一种多角度检测沸腾换热性能的实验方法，其利用的实验装置结构与实施例三基本相同，不同之处在于温控箱630预设温度为低于液体工质饱和温度(1atm下水的饱和温度为100℃)的某一值，此时发生的沸腾为过冷沸腾；此温度与饱和温度的差值叫过冷度。

【实施例六】

结合图5，本发明的一种多角度检测沸腾换热性能的实验方法，其利用的实验装置结构和预设温度与实施例五相同，不同之处在于，改变待测改性表面部分230在轨道222上的位置，从而改变沸腾发生的角度，再调整高速摄像机410的方向和高度，调节镜头焦距。

【实施例七】

本发明的一种多角度检测沸腾换热性能的实验方法，其利用的实验装置结构与实施例三基本相同，不同之处在于在上盖820预留孔中加装气泵的接口，整个沸腾池腔体密封，可通过气泵改变内部气压，设定温控箱630温度指标为此气压下的饱和温度。

【实施例八】

本发明的一种多角度检测沸腾换热性能的实验方法，其利用的实验装置结构与实施例七基本相同，不同之处在于温控箱630预设温度为低于此气压下的饱和温度的某一温度，此时发生的沸腾为过冷沸腾；此温度与上述饱和温度的差值叫过冷度。

参考本发明的优选技术方案详细描述了本发明的多角度检测沸腾换热的受热件、实验装置及其实验方法，然而，需要说明的是，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可在上述公开内容的基础上做出任何改造、修饰以及变动。本发明包括上述具体实施方案及其任何等同形式。

Claims (7)

1.一种多角度检测沸腾换热的受热件，其特征在于，包括待测改性表面部分（230）和待测受热柱（200），所述待测改性表面部分（230）设置在所述待测受热柱（200）的顶部，且所述待测改性表面部分（230）以可变角度安装于所述待测受热柱（200）上；

所述待测受热柱（200）包括底部受热柱（210）和中间轨道柱（220），所述中间轨道柱（220）的顶部形成有半圆形轨道（222），所述待测改性表面部分（230）的上表面形成有改性表面，下表面形成为弧形，所述弧形与所述轨道（222）相配合；

所述底部受热柱（210）和所述中间轨道柱（220）通过可拆卸结构连接，所述可拆卸结构包括：

下柱体，连接于所述底部受热柱（210）的顶部；

上柱体，连接于所述中间轨道柱（220）的底部，所述上柱体插入所述下柱体内；

所述中间轨道柱（220）上还设置有至少一个聚四氟乙烯插片（700），至少一个所述聚四氟乙烯插片（700）和所述待测改性表面部分（230）占据全部所述轨道（222）。

2.一种多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，包括权利要求1所述的受热件。

3.根据权利要求2所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，还包括：

沸腾池，其具有沸腾腔室，用于容置液体工质并提供封闭空间；和

用于对所述待测受热柱（200）进行加热的待测柱加热系统（500）。

4.根据权利要求3所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述沸腾池上设置有与所述待测受热柱（200）相配合的槽体结构，所述待测受热柱（200）安装时，所述待测改性表面部分（230）显露于所述沸腾腔室，所述待测受热柱（200）的底部与所述待测柱加热系统（500）连接。

5.根据权利要求4所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述沸腾池包括沸腾池主体（800）和聚四氟乙烯底座（100），所述槽体结构形成于所述聚四氟乙烯底座（100）上；所述槽体结构包括位于所述聚四氟乙烯底座（100）中间位置的组装槽和与所述中间轨道柱（220）相配合的受热柱安装槽（112），所述组装槽的半径等于所述轨道（222）半径与所述待测改性表面部分（230）厚度之和。

6.根据权利要求5所述的多角度检测沸腾换热的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括液体工质加热系统（600）和观测台系统（400），所述液体工质加热系统（600），用于对所述液体工质进行加热并控制温度恒定；所述观测台系统（400）包括待测柱温度测量单元和现象采集单元，所述待测柱温度测量单元用于采集所述待测受热柱（200）的温度，所述现象采集单元用于采集并记录所述沸腾腔室内沸腾的现象。

7.一种多角度检测沸腾换热的实验方法，其特征在于：利用权利要求6所述的实验装置进行实验，具体包括以下步骤：

1）实验前的准备：

实验前调整待测改性表面部分（230）在待测受热柱（200）上的位置，从而确定沸腾表面的角度；轨道（222）上未被待测改性表面部分（230）覆盖的位置，用聚四氟乙烯插片（700）覆盖；将待测柱加热系统（500）与待测受热柱（200）连接，整体放入聚四氟乙烯底座（100）；在沸腾池中倒入液体工质，将液体工质加热系统（600）连接；

2）启动实验装置

启动与液体工质加热系统（600）相连的电源（640），控制液体工质的温度达到指定温度后断电；

启动待测柱加热系统（500），为待测受热柱（200）加热；

3）信息采集：

启动待测柱温度测量单元，采集待测受热柱（200）的温度数据，做好采集数据的准备；

启动现象采集单元，调整位置和角度，使其采集端对准待测改性表面部分（230），记录实验现象；

4）工况调整，获取实验数据：

调整工况Ⅰ：

设定温度指标为低于饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅱ：

设定温度指标为饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅲ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标为此气压下的饱和温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得饱和沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

调整工况Ⅳ：

通过气泵改变沸腾腔室内部气压，设定温度指标低于此气压下的饱和温度的某一温度；

待温度稳定后，调节待测柱加热系统（500）的输出功率，获得过冷沸腾情况下的温度数据和现象，保存文件和数据；

5）实验数据处理：

实验数据采集结束后，观察分析温度数据以及现象采集系统一定时间内采集到的气泡脱离数量计算气泡的脱离频率；分析气泡变化机理，找出沸腾换热性能更好的表面材料和结构。

Images