CN216208746U - 自然对流换热试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开自然对流换热试验设备，包括底座、试验箱和发热模拟组件，所述试验箱的底部周围固定连接有连接法兰，所述试验箱通过所述连接法兰固定连接在所述底座的顶部，所述发热模拟组件设置在所述试验箱的内底壁上，所述试验箱的顶部设置有升降搅拌机构，所述升降搅拌机构的搅拌端插入所述试验箱内，所述试验箱内设置有流体监测机构。通过设置流体监测机构，能够在流体自然对流时，直接显示出流体的流动方向和各处温度，并在试验箱的侧壁上设置有机玻璃板，能够使试验人员直接的进行观察；通过设置多个连接绳，并在连接绳上设置指示线，在试验箱的流体流动时，带动指示线随流体的流动而飘动，从而便于试验人员观察流体流动方向。

Description

自然对流换热试验设备

技术领域

本实用新型涉及自然对流换热试验技术领域。具体地说是自然对流换热试验设备。

背景技术

自然对流换热，是利用流体自身温度场的不均匀引起的流动，参与换热的流体由于各个部分温度不均匀形成密度差，从而在不需要外界动力的参与下形成流动，自然对流换热由于不需要外加动力参与，被应用于各个领域。

但是，现有的自然对流研究大多处于理论和计算机模拟试验，缺少能够真实模拟自然对流换热的设备，不能够对自然对流时流体的运动方向进行直接观察，且在试验前，试验箱内的试验液体可能存在温度不均匀，影响试验准确度。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种便于直接观察，减少试验误差的自然对流换热试验设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：自然对流换热试验设备，包括底座、试验箱和发热模拟组件，所述试验箱的底部周围固定连接有连接法兰，所述试验箱通过所述连接法兰固定连接在所述底座的顶部，所述发热模拟组件设置在所述试验箱的内底壁上，所述试验箱的顶部设置有升降搅拌机构，所述升降搅拌机构的搅拌端插入所述试验箱内，所述试验箱内设置有流体监测机构，所述流体监测机构包括连接板、上支撑杆、下支撑杆、连接绳和指示线，所述上支撑杆垂直固定连接在所述连接板的侧壁上端，所述下支撑杆垂直固定连接在所述连接板的侧壁下端，所述连接绳的一端与所述上支撑杆固定连接，所述连接绳的另一端与所述下支撑杆固定连接，所述指示线设置在所述连接绳上，所述连接板安装在所述试验箱内壁的一侧上。

上述自然对流换热试验，所述上支撑杆和所述下支撑杆相互平行且位置相互对应，所述连接绳的数量为两个或两个以上，两个或两个所述连接绳沿所述上支撑杆的长度方向分布，所述指示线的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的指示线沿所述连接绳的长度分布，所述指示线的表面设置有感温变色材料层，所述连接绳上设置有两个或两个以上的第二温度传感器。

上述自然对流换热试验，所述试验箱相邻的两侧壁面上均开设有观察窗，所述观察窗内安装并密封连接有有机玻璃板。

上述自然对流换热试验，所述有机玻璃板的内侧壁上部沿其长度方向开设有通槽，所述有机玻璃板的内侧壁下部沿其长度方向开设有滑槽，所述连接板的侧壁上部固定连接有手柄，所述手柄穿过所述通槽并与通槽滑动连接，所述连接板的侧壁下端固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在所述滑槽内。

上述自然对流换热试验，所述热模拟组件包括弧形块、加热棒和循环管，所述加热棒安装在所述弧形块内，所述弧形块内开设有导流槽，所述导流槽的两端均穿出所述弧形块的侧壁，所述循环管的两端分别与导流槽的两端流体导通，所述循环管上设置有循环泵，所述弧形块内设置有两个或两个以上与弧形块轴线径向距离不同的第一温度传感器，所述加热棒、所述导流槽和所述第一温度传感器至所述弧形块轴线的径向距离依次增大；所述弧形块的底部与所述试验箱的内底壁固定连接。

上述自然对流换热试验，所述升降搅拌机构包括槽钢、螺纹套、丝杆、导向杆和滑板，所述槽钢的两端分别与所述试验箱的顶部固定连接，所述螺纹套固定连接所述槽钢的顶部中间，所述丝杆螺纹配合在所述螺纹套内，所述槽钢的顶部位于所述螺纹套的两侧均固定连接有所述导向杆，所述滑板的顶部两侧均开设有滑孔，所述导向杆与所述滑板顶部的滑孔滑动配合，所述滑板的顶部固定连接有电机，所述电机的输出轴贯穿所述滑板并与所述丝杆的顶端传动连接，所述丝杆的底端固定连接有搅拌桨，所述搅拌桨位于所述试验箱内。

上述自然对流换热试验，所述试验箱的内底壁上铺设有换热管，所述换热管的两端均穿出所述试验箱的侧壁。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、通过设置流体监测机构，能够在流体自然对流时，直接显示出流体的流动方向和各处温度，并在试验箱的侧壁上设置有机玻璃板，能够使试验人员直接的进行观察；通过设置多个连接绳，并在连接绳上设置指示线，在试验箱的流体流动时，带动指示线随流体的流动而飘动，从而便于试验人员观察流体流动方向，由于自然对流时，试验箱内各处的温度不尽相同，通过在指示线的表面设置感温变色材料层，使处于不同位置、不同温度下的指示线呈现不同的颜色，使试验人员在不借助测量设备的情况下，能够直接观察到温度分布的大致情况；配合第二温度传感器，能够准确的测得流体的各处温度；且流体监测机构能够进行移动，从而便于对不同位置处的流体进行检测。

2、通过设置升降搅拌机构，能够带动搅拌桨在旋转的同时进行升降，从而对试验箱内的试验液体进行搅匀，避免在试验初始阶段，试验箱内的试验液体各处温度不均匀，影响试验结果，从而提高试验的准确度。

3、通过在弧形块内设置加热棒，能够进行模拟加热，并配合导流槽，在导流槽内装入导热液体后，在循环泵的作用下，利用导热液体的循环，使弧形块各处温度趋于一致，并配合第一温度传感器，能够测得试验箱内液体对弧形块的冷却效果。

附图说明

图1本实用新型的立体结构示意图；

图2本实用新型的正视剖面结构示意图；

图3本实用新型中发热模拟组件的正视剖面结构示意图；

图4本实用新型流体监测机构的正视结构示意图。

图中附图标记表示为：1-底座；2-试验箱；3-连接法兰；4-有机玻璃板；5-发热模拟组件；501-弧形块；502-导流槽；503-循环管；504-循环泵；505-加热棒；506-第一温度传感器；6-换热管；7-升降搅拌机构；701-槽钢；702-螺纹套；703-丝杆；704-导向杆；705-滑板；706-电机；707-搅拌桨；8-流体监测机构；801-连接板；802-上支撑杆；803-下支撑杆；804-连接绳；805-指示线；806-第二温度传感器；807-手柄；808-滑块。

具体实施方式

本实施例的自然对流换热试验设备，请参阅图1、图2，包括底座1、试验箱2和发热模拟组件5，所述试验箱2的底部周围固定连接有连接法兰3，所述试验箱2通过所述连接法兰3固定连接在所述底座1的顶部，所述发热模拟组件5设置在所述试验箱2的内底壁上，所述试验箱2的顶部设置有升降搅拌机构7，所述升降搅拌机构7的搅拌端插入所述试验箱2内，所述升降搅拌机构7包括槽钢701、螺纹套702、丝杆703、导向杆704和滑板705，所述槽钢701的两端分别与所述试验箱2的顶部固定连接，所述螺纹套702固定连接所述槽钢701的顶部中间，所述丝杆703螺纹配合在所述螺纹套702内，所述槽钢701的顶部位于所述螺纹套702的两侧均固定连接有所述导向杆704，所述滑板705的顶部两侧均开设有滑孔，所述导向杆704与所述滑板705顶部的滑孔滑动配合，所述滑板705的顶部固定连接有电机706，所述电机706的输出轴贯穿所述滑板705并与所述丝杆703的顶端传动连接，所述丝杆703的底端固定连接有搅拌桨707，所述搅拌桨707位于所述试验箱2内，通过设置升降搅拌机构7，能够带动搅拌桨707在旋转的同时进行升降，从而对试验箱2内的试验液体进行搅匀，避免在试验初始阶段，试验箱2内的试验液体各处温度不均匀，影响试验结果，从而提高试验的准确度。

如图4所示，所述试验箱2内设置有流体监测机构8，通过设置流体监测机构8，能够在流体自然对流时，直接显示出流体的流动方向和各处温度，并在试验箱2的侧壁上设置有机玻璃板4，能够使试验人员直接的进行观察，所述流体监测机构8包括连接板801、上支撑杆802、下支撑杆803、连接绳804和指示线805，所述上支撑杆802垂直固定连接在所述连接板801的侧壁上端，所述下支撑杆803垂直固定连接在所述连接板801的侧壁下端，所述连接绳804的一端与所述上支撑杆802固定连接，所述连接绳804的另一端与所述下支撑杆803固定连接，所述指示线805设置在所述连接绳804上，所述连接板801安装在所述试验箱2内壁的一侧上，所述试验箱2的内底壁上铺设有换热管6，所述换热管6的两端均穿出所述试验箱2的侧壁；所述上支撑杆802和所述下支撑杆803相互平行且位置相互对应，所述连接绳804的数量为两个或两个以上，两个或两个所述连接绳804沿所述上支撑杆802的长度等间距方向分布，所述指示线805的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的指示线805沿所述连接绳804的长度等间距分布，所述指示线805的表面设置有感温变色材料层，所述连接绳804上设置有两个或两个以上的第二温度传感器806，通过设置多个连接绳804，并在连接绳804上设置指示线805，在试验箱2的流体流动时，带动指示线805随流体的流动而飘动，从而便于试验人员观察流体流动方向，由于自然对流时，试验箱2内各处的温度不尽相同，通过在指示线805的表面设置感温变色材料层，使处于不同位置、不同温度下的指示线805呈现不同的颜色，使试验人员在不借助测量设备的情况下，能够直接观察到温度分布的大致情况；配合第二温度传感器806，能够准确的测得流体的各处温度；且流体监测机构8能够进行移动，从而便于对不同位置处的流体进行检测。

所述试验箱2相邻的两侧壁面上均开设有观察窗，所述观察窗内安装并密封连接有有机玻璃板4；所述有机玻璃板4的内侧壁上部沿其长度方向开设有通槽，所述有机玻璃板4的内侧壁下部沿其长度方向开设有滑槽，所述连接板801的侧壁上部固定连接有手柄807，所述手柄807穿过所述通槽并与通槽滑动连接，所述连接板801的侧壁下端固定连接有滑块808，所述滑块滑动连接在所述滑槽内。

如图3所示，所述热模拟组件5包括弧形块501、加热棒505和循环管503，所述加热棒505安装在所述弧形块501内，所述弧形块501内开设有导流槽502，所述导流槽502的两端均穿出所述弧形块501的侧壁，所述循环管503的两端分别与导流槽502的两端流体导通，所述循环管503上设置有循环泵504，所述弧形块501内设置有三组与弧形块501轴线径向距离不同的第一温度传感器506，每组第一温度传感器506均沿所述弧形块501的内缩圆弧线周向分布，所述加热棒505、所述导流槽502和所述第一温度传感器506至所述弧形块501轴线的径向距离依次增大；所述弧形块501的底部与所述试验箱2的内底壁固定连接，通过在弧形块501内设置加热棒505，能够进行模拟加热，并配合导流槽502，在导流槽502内装入导热液体后，在循环泵504的作用下，利用导热液体的循环，使弧形块501各处温度趋于一致，并配合第一温度传感器506，能够测得试验箱2内液体对弧形块501的冷却效果。

工作流程：试验时，向试验箱2内加入试验液体，试验前，开启电机706，电机706带动丝杆703转动，在与螺纹套702的配合下，由于存在导向杆704和滑板705，使丝杆703在螺纹套702内配合运动时，带动搅拌桨707旋转并下降，对试验液体进行搅拌，然后控制电机706反转，带动搅拌桨707反转并上移；

向导流槽502内加入耐高温的导热液，如耐高温的油，开启循环泵504和加热棒505，加热棒505产生热量，并向弧形块501上传递，并加热导热液，热导热液在循环泵504的作用下，循环流动，从而使弧形块501各处温度趋于均匀；试验液体吸收弧形块501的热量，产生局部密度差，形成对流，根据需要移动流体监测机构8，流动的试验液体带动指示线805随液体流动方向飘动，且指示线805表面的感温变色材料层随着不同区域的不同温度变色，起到指示的作用，将第一温度传感器506和第二温度传感器806与外接的控制器连接，从而读取不同位置的温度；

当需要对试验液体进行降温时，将换热管(6)的两端与外接换热水连通，进行换热，对试验液体进行降温。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (7)

1.自然对流换热试验设备，其特征在于，包括底座(1)、试验箱(2)和发热模拟组件(5)，所述试验箱(2)的底部周围固定连接有连接法兰(3)，所述试验箱(2)通过所述连接法兰(3)固定连接在所述底座(1)的顶部，所述发热模拟组件(5)设置在所述试验箱(2)的内底壁上，所述试验箱(2)的顶部设置有升降搅拌机构(7)，所述升降搅拌机构(7)的搅拌端插入所述试验箱(2)内，所述试验箱(2)内设置有流体监测机构(8)，所述流体监测机构(8)包括连接板(801)、上支撑杆(802)、下支撑杆(803)、连接绳(804)和指示线(805)，所述上支撑杆(802)垂直固定连接在所述连接板(801)的侧壁上端，所述下支撑杆(803)垂直固定连接在所述连接板(801)的侧壁下端，所述连接绳(804)的一端与所述上支撑杆(802)固定连接，所述连接绳(804)的另一端与所述下支撑杆(803)固定连接，所述指示线(805)设置在所述连接绳(804)上，所述连接板(801)安装在所述试验箱(2)内壁的一侧上。

2.根据权利要求1所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述上支撑杆(802)和所述下支撑杆(803)相互平行且位置相互对应，所述连接绳(804)的数量为两个或两个以上，两个或两个所述连接绳(804)沿所述上支撑杆(802)的长度方向分布，所述指示线(805)的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的指示线(805)沿所述连接绳(804)的长度分布，所述指示线(805)的表面设置有感温变色材料层，所述连接绳(804)上设置有两个或两个以上的第二温度传感器(806)。

3.根据权利要求1所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述试验箱(2)相邻的两侧壁面上均开设有观察窗，所述观察窗内安装并密封连接有有机玻璃板(4)。

4.根据权利要求3所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述有机玻璃板(4)的内侧壁上部沿其长度方向开设有通槽，所述有机玻璃板(4)的内侧壁下部沿其长度方向开设有滑槽；所述连接板(801)的侧壁上部固定连接有手柄(807)，所述手柄(807)穿过所述通槽并与通槽滑动连接，所述连接板(801)的侧壁下端固定连接有滑块(808)，所述滑块滑动连接在所述滑槽内。

5.根据权利要求1所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述热模拟组件(5)包括弧形块(501)、加热棒(505)和循环管(503)，所述加热棒(505)安装在所述弧形块(501)内，所述弧形块(501)内开设有导流槽(502)，所述导流槽(502)的两端均穿出所述弧形块(501)的侧壁，所述循环管(503)的两端分别与导流槽(502)的两端流体导通，所述循环管(503)上设置有循环泵(504)，所述弧形块(501)内设置有两个或两个以上与弧形块(501)轴线径向距离不同的第一温度传感器(506)，所述加热棒(505)、所述导流槽(502)和所述第一温度传感器(506)至所述弧形块(501)轴线的径向距离依次增大；所述弧形块(501)的底部与所述试验箱(2)的内底壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述升降搅拌机构(7)包括槽钢(701)、螺纹套(702)、丝杆(703)、导向杆(704)和滑板(705)，所述槽钢(701)的两端分别与所述试验箱(2)的顶部固定连接，所述螺纹套(702)固定连接所述槽钢(701)的顶部中间，所述丝杆(703)螺纹配合在所述螺纹套(702)内，所述槽钢(701)的顶部位于所述螺纹套(702)的两侧均固定连接有所述导向杆(704)，所述滑板(705)的顶部两侧均开设有滑孔，所述导向杆(704)与所述滑板(705)顶部的滑孔滑动配合，所述滑板(705)的顶部固定连接有电机(706)，所述电机(706)的输出轴贯穿所述滑板(705)并与所述丝杆(703)的顶端传动连接，所述丝杆(703)的底端固定连接有搅拌桨(707)，所述搅拌桨(707)位于所述试验箱(2)内。

7.根据权利要求1所述的自然对流换热试验设备，其特征在于，所述试验箱(2)的内底壁上铺设有换热管(6)，所述换热管(6)的两端均穿出所述试验箱(2)的侧壁。

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