[01276065]一种可视化大容器沸腾换热的实验方法

课题来源与背景：沸腾传热热量从壁面传给液体，使液体沸腾汽化的对流传热过程。

沸腾传热与气泡的产生和脱离密切相关，气泡形成的条件是：①液体必须过热;②要有汽化核心。这些条件是由气泡与周围液体的力平衡和热平衡所决定的。

沸腾作为一种高效的具有相变的换热方式广泛存在于各种换热设备中，如锅炉炉膛的水冷壁，微电子的冷却器等，由于气泡行为的复杂特性，对其研究尚不充分，因而在很大程度上限制了其应用。

影响沸腾传热过程的因素很多，包括液体和蒸气的性质、加热面的表面物理性质和粗糙程度，尤其重要的是液体对表面的润湿性以及操作压力和温度差。在泡核沸腾范围内，温度差越大，传热分系数也越大。加热壁面粗糙和能被液体润湿时，也能使传热分系数增大。

据此，将细小金属颗粒沉积于金属板或管上，制成金属多孔表面，可使沸腾传热分系数提高十几倍至几十倍。而通过对气泡的研究，能够分析出加热方式、液体扰动性对于沸腾传热的影响，有助于加快沸腾传热技术的发展。

经过检索，发现现有技术中已有相关的技术方案公开，如中国专利申请号：201210199702.8，申请日：2012年6月18日，发明创造名称为：流动沸腾换热机理实验装置及方法，该申请案公开了一种流动沸腾换热机理实验装置及方法，，包括蠕动泵、转子流量计、恒温水浴、实验段、出口实验段、高速摄像仪、超声波颗粒检测装置、硅橡胶电加热片、冷凝器、水箱、数据采集系统及计算机，蠕动泵依次通过转子流量计和恒温水浴与实验段进水口连接，实验段出水口依次通过出口实验段、冷凝器和水箱连接蠕动泵进水口，实验段的硅橡胶电加热片连接功率表和调压器，对应实验段处分别设有与数据采集系统及计算机连接的高速摄像仪，出口实验段上安装超声波颗粒检测装置。

技术原理及性能指标：本发明公开了一种可视化大容器沸腾换热的实验方法，属于能源换热领域。本发明的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法，其实验装置主要由支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构和高速摄像机和扫描电镜等组成，具体步骤为：实验前的装置调节准备;然后对工质加热;当温度达到设定值后开始实验;利用扫描电镜和高速摄像机进行信息采集;然后调整工况，采集不同工况下的数据信息。

技术的创造性与先进性：本发明国内领先，技术已成熟，测试技术安全可靠，具有很好的应用前景技术的成熟程度，适用范围和安全性：本发明适用于不同工质（水、各类纳米流体）进行试验，能够直接观察到加热丝上气泡生长过程和各种射流现象，并可获得加热丝上气泡的直径与热流密度的关系，从而为研究沸腾换热问题提供了理论研究基础。

应用情况及存在的问题：项目成果产品的性能已达到实际应用要求，市场前景广阔，已在本科实验中采用本发明的装置，但是由于缺乏生产资金支持，所以本成果还未有实际应用。

成果简介：一种可视化大容器沸腾换热的实验方法，其特征在于：所用实验装置包括支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构、高速摄像机和括扫描电镜，所述加热丝固定调节机构设置在支架上，水浴加热机构位于加热丝固定调节机构下方，在支架上设置有仿臂支架，扫描电镜固定在仿臂支架上，通过高速摄像机和扫描电镜采集实验数据。