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原文传递一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置及方法

专利名称：	一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置及方法，包括测试管，流量调节阀，流量计，泵，冷凝器，预热器，缓冲罐，转速调节器，稳压装置，温度控制器，加热面，电源和温度采集器。模拟实验方法为微重力条件下流动沸腾传热临界热流密度可以通过用常重力条件下对应实验条件下θ＝315°与θ＝135°时测得临界热流密度区间内来代替。本发明的微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置及方法与直接进行微重力实验和传统的地面模拟方法相比，装置结构十分简单，操作十分便捷，经济性好，可以满足不同实验工况的实验测试；且可以精确、方便且经济地在地面上模拟微重力条件下的临界热流密度，应用范围相比于传统的模拟方法得到明显拓展。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	魏进家;刘斌;张永海;袁博
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910584315.8
公开号：	CN110320230A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	李红霖
分类号：	G01N25/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置，其特征在于，包括测试管(5)，测试管(5)与水平面之间的夹角为0-360°可调，测试管(5)的入口端通过流量调节阀(4)连接至流量计(3)，流量计(3)的入口端连接至泵(1)，泵(1)的入口端连接至冷凝器(9)，冷凝器(9)的入口端连接至预热器(8)，预热器(8)的入口端连接至用于存储流体介质的缓冲罐(6)，缓冲罐(6)的入口端连接至测试管(5)的出口端，泵(1)上连接有转速调节器(2)，缓冲罐(6)上连接有稳压装置(7)；测试管(5)的内壁设置有用于测量流体介质温度的第一温度传感器(14)，第一温度传感器(14)连接至温度控制器(12)，温度控制器(12)的输出端连接至冷凝器(9)，测试管(5)的内壁还设置有与测试管内壁贴合的加热面(11)，加热面(11)通过能够连续调节输出功率的电源(10)供电，第一温度传感器(14)的测点位于加热面(11)的上游，加热面(11)上设置有用于测量加热面温度的第二温度传感器(15)，第二温度传感器(15)连接至温度采集器(13)。 2.根据权利要求1所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置，其特征在于，测试管(5)的横截面为矩形或圆形。 3.根据权利要求1所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置，其特征在于，电源(10)为直流电源或交流电源。 4.根据权利要求1所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置，其特征在于，测试管(5)与水平面之间的夹角为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°或360°。 5.一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验方法，采用权利要求1-4任一项所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：设置微重力条件下需要预测的流动沸腾临界热流密度的实验工况；步骤二：将加热面(11)按照与水平面之间夹角为135°布置，测量在地面上的临界热流密度值A；步骤三：将加热面(11)按照与水平面之间夹角为315°布置，测量在地面上的临界热流密度值B；步骤四：将步骤二得到的临界热流密度值A和步骤三得到的临界热流密度值B组成一个闭区间，微重力条件下需要预测的流动沸腾临界热流密度即位于此闭区间内。 6.根据权利要求5所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验方法，其特征在于，步骤一中实验工况包括：测试管中流体介质的温度、测试管中流体介质的流速、测试管横截面形状及尺寸、测试管内压力以及加热面尺寸。 7.根据权利要求6所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验方法，其特征在于，测试管中流体介质的温度低于流体介质的饱和温度，测试管中流体介质的流速为0.5m/s-2m/s，测试管横截面形状为矩形，测试管横截面尺寸为12mm×(3-5)mm，测试管内压力为一个大气压，加热面长度为1-4cm。 8.根据权利要求6所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验方法，其特征在于，步骤二和步骤三中测量临界热流密度值的方法具体为：逐步增大电源电压来增大电源功率，在每一个功率下判断临界热流密度是否发生，若临界热流密度发生，则根据该功率点的上一功率点计算临界热流密度值；若临界热流密度未发生，则继续增大电源功率，直至临界热流密度发生并计算临界热流密度值。 9.根据权利要求8所述的一种微重力流动沸腾临界热流密度的地面模拟实验方法，其特征在于，判断临界热流密度是否发生的条件为：温度采集器采集的温度在2s内升高30℃时，则确定为临界热流密度发生，否则确定为临界热流密度未发生。
所属类别：	发明专利