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原文传递一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置

专利名称：	一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置
摘要：	本发明公开了一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置，主要用于测量超重力下流动沸腾的临界热流密度，包含流体循环模块、临界热流测量模块和超重力模拟平台，流体循环模块固定于超重力模拟平台上。通过调节电机频率和实验管道布置方式实现不同大小和方向的超重力。通过直接通电方式为实验管道加热，通过储液罐内加热器调控系统压力，通过泵调控流量。实验时，当压力、流量、干度或温度达到设定值后，缓慢增大实验管道加热功率，直至达到CHF，切除电加热，然后增大超重力，重复实验。本发明实现了超重力下流动沸腾CHF的准确测量，可获得不同超重力大小和方向时的CHF及其对应的温度，可用于探究超重力下CHF的发生机制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	许玉;杨超;熊心悦;胡艺凡;闫子豪;莫奇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910231603.5
公开号：	CN110044953A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	G01N25/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，包含流体循环模块、临界热流测量模块和超重力模拟平台；所述流体循环模块包含储液罐、过冷器、过滤器、泵、流量计、预热管道、实验管道、冷凝器、阀、液位计、加热器、预热管道直流电源、加热丝、实验管道直流电源、负电极、正电极、第一压力传感器、第一热电偶、第二压力传感器、第二热电偶、压差传感器、第三热电偶、第四热电偶和第三压力传感器；所述储液罐的出口、过冷器、过滤器、泵的入口依次管道相连；所述泵的出口、流量计、预热管道、实验管道、冷凝器、阀、储液罐的入口依次管道相连；所述第一压力传感器、第一热电偶设置在预热管道的入口处，分别用于检测预热管道入口处流体的压力和温度；所述第二压力传感器、第二热电偶设置在实验管道的入口处，分别用于检测实验管道入口处流体的压力和温度；所述第三热电偶设置在实验管道的出口处，用于检测实验管道出口处流体的温度；所述第四热电偶设置在冷凝器的出口处，用于检测冷凝器出口处流体的温度；所述液位计、第三压力传感器均设置在所述储液罐上，分别用于检测储液罐中流体的液位和压力；所述加热器设置在所述储液罐上，用于对储液罐中的流体进行加热、调节流体压力；所述压差传感器用于检测流体在实验管道入口处和出口处之间的压差；所述预热管道采用导热材料制成；所述加热丝缠绕在预热管道上，两端分别和预热管道直流电源相连，用于对预热管道中的流体进行预热；所述正电极、负电极分别设置在实验管道两端，且正电极、负电极分别和所述实验管道直流电源相连，用于对实验管道加热、使得其内的流体发生临界热流现象；所述临界热流测量模块包含若干温度传感器、第一红外热成像仪和第二红外热成像仪；所述若干温度传感器设置在所述实验管道上，用于检测实验管道外壁的温度变化、以判断是否发生临界热流现象；所述第一红外热成像仪、第二红外热成像仪设置在所述实验管道末端的两侧，用于检测实验管道末端两侧外壁面的温度场，以弥补温度传感器测温不连续的缺陷；所述流体循环模块设置在所述超重力模拟平台上；所述超重力模拟平台采用离心旋转装置，用于给所述实验管道中的流体提供离心力，以模仿超重力下流体流动。 2.根据权利要求1所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述超重力模拟平台包含转盘、承重轴、电刷、导电盘、壳体、电源模块、齿轮箱和电机；所述齿轮箱设置在所述壳体内，所述电机的输入轴伸入所述壳体内和所述齿轮箱的输入端相连；所述承重轴竖直设置，一端和所述齿轮箱的输出端相连，另一端伸出所述壳体和所述转盘中心同轴固连；所述导电盘呈圆环状，由金属制成，套在所述转盘和壳体之间的承重轴外、和所述承重轴同轴固连；所述转盘上设有供导线穿过的通孔；所述电源模块设置在所述转盘的上端面上，通过穿过转盘上通孔的导线和所述导电盘电气相连；所述电刷设置在所述壳体上、和外界电源相连，用于和所述导电盘相配合、将外部电力传递至所述电源模块；所述流体循环模块固定在转盘上。 3.根据权利要求2所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述实验管道固定在所述转盘上，使得实验管道中流体的流动方向和转盘在实验管道上产生的离心力方向之间可形成多种角度，典型的有0°、90°、180°。 4.根据权利要求2所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述泵的转轴所在直线和所述转盘的轴线垂直相交，所述储液罐、流量计固定在转盘中心。 5.根据权利要求1所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述实验管道上的温度传感器沿其径向、周向设置，且沿其内流体运动方向实验管道径向、周向的温度传感器均由稀疏向密集布置。 6.根据权利要求1所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述实验管道采用金属管。 7.根据权利要求1所述的超重力下流动沸腾临界热流实验装置，其特征在于，所述实验管道采用透明的有机玻璃管，其内壁或外壁上设有加热膜，且加热膜的两端分别和所述正电极、负电极相连。
所属类别：	发明专利