CN202420046U - 可视化动态水过冷冻结实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可视化动态水过冷冻结实验装置，它包括外管和嵌套在外管内的内管，内管与外管间留有空腔，外管采用透明材料制成，两端封闭，设有出水口和进水口；在外管内壁设有若干温度检测孔；内管一端为冷媒入口，另一端为冷媒出口。本实用新型的外管采用有机玻璃材料，水在外管中循环流动，保证实验过程的透明程度，便于从外部对实验过程直接进行拍摄，从而更好的控制实验的进行，对实验现象、实验结果的分析也更加清晰透彻。并对外管布置一定的温度测点，进一步把握流体的温度场分布，对过冷度的分布进而可以加以分析确定。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可视化动态水过冷冻结实验装置，可用于动态制取冰浆或动态水冻结等实验中作为反应容器。
背景技术
目前在过冷水制取冰浆实验中，往往采用套管换热器作为过冷器，但是套管换热器一般是不具备可视化能力的，因此在实验过程中无法观察到管内的流动和换热情况，更无法观察到过冷、结晶的过程，甚至由于过冷器内温度测量困难，温度测点分布较少，一般只能对进出口的温度进行分析，大大的影响了各种因素对过冷度影响的分析。而且在实验过程中，过冷水处于亚稳定状态，极易发生冻结并产生冰堵，而套管换热器内无法直接看到，更无法及时做出处理，只能通过压力的改变来反应冰堵的程度，反馈能力相对滞后。
实用新型内容
本实用新型的目的就是鉴于动态水过冷过程中，往往套管过冷器的采用而导致实验过程不能够直接观察，无法随时记录实验现象，因此从可视化的角度出发，提供一种可视化动态水过冷冻结实验装置，它的外管采用有机玻璃材料，水在外管中循环流动，保证实验过程的透明程度，便于从外部对实验过程直接进行拍摄，从而更好的控制实验的进行，对实验现象、实验结果的分析也更加清晰透彻。并对外管布置一定的温度测点，进一步把握流体的温度场分布，对过冷度的分布进而可以加以分析确定。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可视化动态水过冷冻结实验装置，它包括外管和嵌套在外管内的内管，内管与外管间留有空腔，外管采用透明材料制成，两端封闭，设有出水口和进水口；在外管内壁设有若干温度检测孔；内管一端为冷媒入口，另一端为冷媒出口。
所述内管的外壁设有钝化层。
所述温度检测孔内设有热电偶，采用密封胶密封。
本冻结装置的内管与低温制冷系统连接，其中载冷溶液循环流动，保证一定的低温环境，外管中与水循环系统相连接。水与载冷溶液在冻结装置中流动换热，水经过载冷溶液降温逐渐进入过冷状态，甚至产生结晶并附着生长。若水处于过冷状态并稳定流动，未发生结晶现象，则在离开冻结装置后通过过冷解除装置就可以发生相变得到冰水混合物，即冰浆，而若在离开冻结装置前就发生的结晶现象，冰晶附着在壁面上并进一步生长，这样就可以在冻结过程进行的同时，从外部搭设相机对冻结发展过程进行实时的拍摄记录。
有机玻璃材料本身导热率较低，不仅满足了可视化的要求，对保温的效果也比较理想，为保证一定的耐压能力，壁厚较大，所以整个侧壁可以清晰的看到内部实验的进行。整个过程的可视化程度较高，因此对实验的进行的控制更加准确，实验现象也更加清晰，降低了采集和处理实验图像的难度，解决了对高精度、昂贵仪器的依赖，一旦发生结晶就可以及时处理，而不至于发生冰堵。采用温度采集装置，可以直接的掌握外管中水的温度场分布变化，进而了解过冷度分布的变化，对于分析过冷度的影响因素，预测结晶发生位置都有重要意义。
本实用新型的有益效果是：在实际应用中比较方便，外管外侧为保证绝热，可以添加一层保温材料进行保温，内管外侧为进一步提高过冷度，可以喷涂相关的高分子有机涂层，温度测试孔安装好热电偶后即可用密封胶密封。
附图说明
图1为本实用新型可视化动态水过冷冻结实验装置的结构示意图。
其中，1.外管，2.钝化层，3.内管，4.出水口，5.冷媒入口，6.温度检测孔，7.进水口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
图1中，内管3嵌套安装在外管1上构成了可视化过冷冻结实验装置。外管1两端是封闭的，通过进水口7，出水口4与水循环系统连接，达到循环降温目的。外管1沿轴向分布有一排温度检测孔6，用于安装热电偶，进行温度场的测量，同时不影响流场分布。
内管3前后两端开通，通过冷媒入口5和冷媒出口8与低温制冷系统连接，保证载冷液过冷器与恒温槽间循环流动，提供恒定低温环境，与水进行换热。内管3外侧需进行酸洗，并进行处理形成钝化层2，以保证表面光洁程度，提高过冷度。
有机玻璃材料采用10mm厚的有机玻璃板和管进行加工，可以提供足够的耐压能力和良好的保温性能。
Claims (3)
1.一种可视化动态水过冷冻结实验装置，它包括外管和嵌套在外管内的内管，内管与外管间留有空腔，其特征是，所述外管采用透明材料制成，两端封闭，设有出水口和进水口；在外管内壁设有若干温度检测孔；内管一端为冷媒入口，另一端为冷媒出口。
2.如权利要求1所述的可视化动态水过冷冻结实验装置，其特征是，所述内管的外壁设有钝化层。
3.如权利要求1所述的可视化动态水过冷冻结实验装置，其特征是，所述温度检测孔内设有热电偶，采用密封胶密封。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103278308A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-09-04 | 浙江大学 | 一种深低温两相逆流过程可视化实验装置 |
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