利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置的制作方法

本发明涉及一种制冷技术领域的利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置，具体涉及的是一种通过超声波作用于圆管内壁，从而除去圆管外壁霜层的装置。

背景技术：

由于超声波具有频率高，波长短且在传播过程中具有机械效应、热效应、空化效应的特点，因此近年在除霜抑霜领域广受关注。

随着人们生活舒适性要求的提高结霜的危害愈加突出。有效、可靠同时能够彻底抑霜、除霜方法的研究亟待开展。目前针对冷表面抑霜、除霜的研究主要还是集中在改变表面特性以及外加电场方面，对外加超声波对冷表面霜层作用的研究，尤其是可视化研究还相对匮乏。

申请号：CN201420168152.8名称为“一种冷库多功能感应超声波自动除霜制冷装置”，该装置可以及时启动自动除霜功能，减少人力成本。但是并没有对该装置的除霜效果进行可视化研究和经济性分析。

申请号：CN201220164105.7名称为“一种带超声波除霜、洁净功能的空调器”。该装置具有结构紧凑、环保、高效等优点。但是该空调器的可行性及除霜效率和超声波作用下的最优除霜参数并未作分析。

有研究者曾对超声波抑制平板表面结霜做了可视化研究，对比分析有无超声波作用机制下不同冷表面对霜层厚度的影响。结果显示，超声波对平板表面霜层的生长具有显著的抑制工作。但对于超声波作用弯曲表面上时霜层的情况未做分析。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置。

技术方案：

一种利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置，包括恒温水浴装置、三通试件、CCD图像传感器、热电偶、计算机、数据采集器、超声波发生器、超声波变幅杆，所述三通试件包括进口端、出口端以及实验端，所述实验端的内壁与超声波变幅杆的探头连接；所述恒温水浴装置内有制冷溶液，恒温水浴装置通过皮管分别与三通试件的进口端、出口端连接，构成循环回路；所述超声波发生器与超声波变幅杆连接，CCD图像传感器置于三通试件正上方，CCD图像传感器通过电缆与计算机连接；所述热电偶的一端与三通试件表面接触，另一端与数据采集器连接。

进一步的，所述恒温水浴装置内制冷溶液为酒精与蒸馏水按照体积比为3:2的混合溶液。通过皮管连接将低温制冷溶液运输到三通试件，为该装置提供冷源。

进一步的，所述三通试件的进口端和出口端的外径均为20mm，内经均为12mm；实验端内设置有密封圈，保证实验装置的密封性。

进一步的，所述三通试件为铝制材料。

进一步的，所述三通试件的实验端设置内设置有螺纹，实验端与超声波变幅杆通过螺纹连接。

有益效果：本发明采用上述技术方案，与现有技术相比的优点是：本发明的超声波对弯曲表面的除霜装置，利用超声波的机械振动作用，使弯曲冷表面上的霜层脱落，从而除去冷表面的霜层。并且对比有无超声波作用下，超声波的除霜效果的可视化分析，对比得出弯曲表面曲率半径和除霜效率之间的关系，验证了超声波作用于弯曲内表面除霜的可能性，为超声波圆管除霜提供实验依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为三通试件的结构示意图；

图3为三通试件的正视图；

图4为三通试件的仰视图；

图5为三通试件的侧视图。

图中，1-恒温水浴装置，2-皮管，3-三通试件，31-进口端，32-出口端，33-实验端，331-螺纹，4-CCD图像传感器，5-电缆，6-热电偶，7-计算机，8-数据采集器，9-超声波发生器，10-超声波变幅杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置，由超声波振荡系统、制冷系统、数据采集系统、显微观测系统组成，超声波振荡系统包括超声波发生器9和超声波变幅杆10，制冷系统包括恒温水浴装置1、皮管2，数据采集系统数据采集器8和计算机7，显微观测系统包括CCD图像传感器4、计算机7。其中，三通试件3包括进口端31、出口端32以及实验端33，所述实验端33的内壁与超声波变幅杆10的探头连接；所述恒温水浴装置1内有制冷溶液，恒温水浴装置1通过皮管2分别与三通试件3的进口端31、出口端32连接，构成循环回路；所述超声波发生器9与超声波变幅杆10连接，CCD图像传感器4置于三通试件3正上方，CCD图像传感器4通过电缆5与计算机7连接；所述热电偶6一端与三通试件3表面接触，另一端与数据采集器8连接。

恒温水浴装置1内制冷溶液为酒精与蒸馏水按照体积比为3:2的混合溶液，通过皮管2连接将低温制冷溶液运输到三通试件3，为该装置提供冷源。

三通试件3的进口端31和出口端32的外径均为20mm，内经均为12mm；实验端33内设置有密封圈，保证实验装置的密封性。

三通试件3为铝制材料，本实施方式中，采用6061型铝。

实验端33设置有螺纹331，实验端33与超声波变幅杆10通过螺纹连接。

超声波能量聚集在超声波变幅杆10的探头，探头与圆管内壁接触，通过超声波的机械作用除去圆管外壁的霜层。

CCD图像传感器4置于三通试件3的正上方，可视化观测霜层的结构与分布。

本发明的使用方法如下：连接制冷系统、超声波振荡系统及数据采集系统，并对其电路进行检查，确保整个实验系统安全且准确无误；打开计算机以及图像采集软件，开启CCD图像传感器以及冷光源，调节显微镜的放大倍数以及三通试件所处的位置，确保试验时试验表面图像能清晰地呈现于计算机上；开启数据采集器，根据热电偶以及湿度传感器的型号，设置数据采集器的参数及数据采集的时间间隔；启动恒温水浴装置，使得冷表面温度由环境温度逐渐下降直到给定的冷表面温度；待三通试件上的的霜层稳定，启用超声波振荡系统，同时开启数据采集系统及显微可视化图像采集系统，保证数据采集和图像采集的同步性。实时监测记录冷表面温度变化以及超声波除霜过程，按照以上步骤，继续完成其他设计工况的试验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。