CN2837964Y - 一种全透明热管科研教学器具 - Google Patents

Abstract

全透明热管科研教学器具，采用一种全透明的热管以及与热管相同外形的用于作对比的金属、非金属管及记录温度、时间的器材。采用玻璃或透明塑料的管，并直接将其制造为热管使得热管的全部都是可以用肉眼观测到热管内部的工作介质工作的状态，全透明热管科研教学器具还给出了与热管同样外形的用于作对比的金属管和/或非金属管，可以通过对比确定不同条件下的热管与金属或非金属的传热性能，可以直观的演示、测试热管的各种性能，更深入、易懂地学习、试验热管的各种性能。

Description

一种全透明热管科研教学器具

技术领域

本实用新型涉及热管教学及科研试验用具。

背景技术

热管技术越来越受到重视，在中学课本上，都安排有热管的教学内容，但目前教师普遍对热管知识缺乏，更没有可以使用的直观的教学用具。

申请号为02286346的专利公布了一种两端为金属，中间为透明玻璃的教学用具，但该教学用具的蒸发端采用了金属，其关键需要观测的工作介质的状态就无法观测到，而且此种方法采用金属与非金属连接，增加生产成本和加工成本，不利于教学演示和试验，在热管的内部还设置有温度计，不容易观测和记录不同点的温度，也增加了成本。

另外，单纯的热管的演示，不能对比出热管与非热管性能的区别，不能给学生一个直观的观测结果，不能给学生和试验提供对比的数据。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术无法观测到工作介质的状态，不容易观测和记录不同点的温度，不能对比出热管与非热管性能的区别等缺点，提供一种全透明热管科研教学器具。

一种全透明热管科研教学器具，其特征是：由在用肉眼能透过管子外部看到管子内部工作介质的全透明的管子1内部充装热管工作介质3并将其保持内部真空低于100帕进行密闭的热管组成。

所述的热管科研教学器具，其特征是：热管为脉冲热管、分离热管、可控热管中的至少一种。

所述的热管科研教学器具，其特征是：全透明管子1的材料为玻璃、透明塑料。采用一种全透明的热管以及与热管相同外形的用于对比的金属管、非金属管及记录温度、时间的器材，采用玻璃或透明塑料的管，并直接将其制造为热管使得热管的全部都是可以用肉眼观测到热管内部的工作介质工作的状态；

事实上，不需将蒸发端或冷凝段设置为金属的部分，直接可以将透明的玻璃或透明的塑料管加工成为热管，试验表明完全可以达到热管的效果，并可以观测到蒸发端的工作介质的工作状态。

附图说明：

图1是一种全透明热管科研教学器具的热管结构图。

图2是热管的形状为“U”形。

图3是试验三，酒精灯6直接加热试验示意图。

图4是热管为脉冲热管结构图。

图5是热管为分离热管结构图。

图中：1、管子，2、颗粒，3、工作介质，4、套盖，5、有机玻璃管，6、酒精灯，7、支架，

具体实施方式

参见图1，一种全透明热管科研教学器具，其特征是：由在用肉眼能透过管子外部看到管子内部工作介质的全透明的管子1内部充装热管工作介质3并将其保持内部真空低于100帕进行密闭的热管组成。

所述的热管科研教学器具，其特征是：见图4，热管为脉冲热管，见图5，热管为分离热管，可控热管中的至少一种。

所述的热管科研教学器具，其特征是：热管的形状为“U”形、“M”、“L”、“O”、“P”、“H”、“S”、“Y”型之一。热管的形状为“U”形参见图2。

全透明管1的材料为玻璃、透明塑料。

在热管内部的工作介质3中至少一种为带有颜色的颗粒体2；颗粒体2的加入增加了工作介质的传热能力，并使得工作介质更加可视化；

在玻璃热管的封口端设置有一个套盖4，套盖4设置在全透明管的封口端外部并可以将封口部位从外部套上后将封口部分盖住，在套盖4与管子外壁之间有粘接的胶。增加套盖4为保护封口端不受破坏，在外形上更加美观，并且对于高温试验室，增加了套盖4后，套盖4部分的温度明显低于其他部分，因此为试验者提供了一个可以用手直接抓住的区域。

套盖4的材质为玻璃、通明或不透明的塑料中的一种；

为了增加对比试验的效果，还增加有与热管同样外形尺寸的金属和/或非金属管子，以便在相同的条件下试验热管与金属、非金属传热性能的对比。

金属管为铜管、铝管，非金属管为玻璃管；

为了记录热管、对比金属管或非金属管的不同区域的温度，还采用温度计(数字温度计或普通温度计)来记录热管的温度，酒精灯6来加热，支架7来固定热管或对比的金属管和/或非金属管，以及记录时间的表。

还包括有至少下列之一：

温度计、酒精灯6、支架7、时间表组成；

具体实施如下：

实施例一：参见图1，全透明热管玻璃热管为直径8MM，长度为300MM，一端为圆头，在其内部充填有甲醇，在玻璃管的另一端设置有套盖4，套盖4为玻璃的材料作成，长度为10MM，套盖4通过胶与玻璃管粘接；

实施例二：参见图1，全透明热管为有机玻璃，直径为10MM，长度为200MM，内部的工作介质为甲醇30％，乙醇50％，丙酮10％，塑料球10％，塑料球直径为1MM，颜色为红、黄、绿等不同颜色。

实施例三：由实施例一中的玻璃热管及与玻璃热管同样尺寸的玻璃管、铝管组成；

实施例四：由玻璃热管及与玻璃热管同样尺寸的玻璃管、铝管及三个数字温度器组成；

实施例五：由玻璃热管及与玻璃热管同样尺寸的玻璃管、铝管及三个数字温度器组成；增加烧杯、酒精灯6、支架7；

实施例六：由玻璃热管及与玻璃热管同样尺寸的玻璃管、铝管及三个数字温度器，以及烧杯、酒精灯6、支架7、时间表组成；

实验步骤及方法：

实验一、水加热试验，参见图1，

1.1准备一个烧杯及酒精灯6，在烧杯内部放置烧杯体积一半的水，将玻璃热管、玻璃管、铝管放置在烧杯中，再用酒精灯6加热烧杯中的水；

1.2观察热管内部的工作介质，随着水温的增加，内部的工作介质开始汽化，并带动热管内部的不同颜色的球体，开始阶段将出现气体、液体和颗粒小球同时由底端传送到顶端的现象，此现象为脉冲型汽化传热；

1.3随着加热的时间变化，热管内部工作介质呈现稳态，可以观察到内部的工作介质持续的汽化，气体达到顶端后成为液体沿玻璃管壁流到底部，此为稳态的热管汽液相变传热；

1.4用手去触摸玻璃热管、铝金属管以及玻璃管，可以发现，玻璃热管的温度最高，铝管的温度比热管底，但比玻璃管高，玻璃管的温度最低。

试验二、手持直接加热试验

2.1手拿玻璃热管的一段，将玻璃热管的另一端在热源上加热，在加热过程中应使热管与水平面的夹角大于15度，最优角度为45度，热源可以是酒精灯6、打火机或温度高于60度的开水中，可以观测到玻璃热管内部的工作介质开始汽化传热；

2.2随着时间的增加，玻璃热管另一端的温度开始增加，记录下热管另一端温度，自开始加热到手感觉发烫的时间，然后将热管撤离火源；

2.3将玻璃管和铝管在同样的条件和时间内加热，感觉玻璃管及铝管的温度，依此理解热管的传热。

试验三：酒精灯6直接加热试验，见图3，

3.1见图3，准备一个酒精灯6、一个支架7、一个数字温度计，将数字温度计的传感器部分捆绑在玻璃热管的冷凝端，将玻璃热管与水平面大于15度夹在支架7上，点燃酒精灯6对热管进行加热，观察热管内部的工作介质工作状态，加热五分钟后将热管取下，记录下热管顶端的温度；

3.2将玻璃管按照同样的夹持方法夹到支架7上，加热时间为五分钟，加热后记录下玻璃管的同样长度区域的温度；

3.3将玻璃管改为铝管，重复以上实验，并记录下同样长度的铝管的温度；

3.4对比上述温度值，理解热管的传热性能。

试验四：不同角度对热管传热性能的影响试验

4.1准备好酒精灯6、支架7、数字温度计各一个，将数字温度计捆绑在热管的冷凝端，将热管与水平面夹角为15度、30度、45度、60度等角度进行加热，每间隔1分钟记录一下温度值；

4.2将不同的角度、不同时间的温度值记录下来后，绘制成为横坐标为时间，纵坐标为温度的曲线，不同的角度构成不同的曲线，从而可以确定传热量最大时的最优角度。

Claims (10)

1、一种全透明热管科研教学器具，其特征是：由用肉眼能透过管子外部看到管子内部工作介质的全透明的管子(1)内部充装热管工作介质(3)并将其保持内部真空低于100帕进行密闭的热管组成。

2、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：热管为脉冲热管、分离热管、可控热管中的至少一种。

3、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：热管的形状为“U”形、“M”、“L”、“O”、“P”、“H”、“S”、“Y”型之一。

4、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：全透明管子(1)的材料为玻璃或透明塑料。

5、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：在热管内部的工作介质(3)中至少一种为带有颜色的颗粒体。

6、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：在玻璃热管的封口端设置有一个套盖(4)，套盖(4)设置在全透明管的封口端外部并可以将封口部位从外部套上后将封口部分盖住，在套盖(4)与管子(1)外壁之间有粘接的胶。

7、根据权利要求6所述的热管科研教学器具，其特征是：套盖(4)的材质为玻璃、透明或不透明的塑料中的一种。

8、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：还有与热管同样外形尺寸的金属和/或非金属管。

9、根据权利要求8所述的热管科研教学器具，其特征是：金属管为铜管、铝管，非金属管为玻璃管。

10、根据权利要求1所述的热管科研教学器具，其特征是：还包括有至少下列之一：

温度计、酒精灯(6)、烧杯、支架(7)、时间表组成。

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