一种多功能液滴闪蒸实验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种闪蒸实验台，尤其是涉及一种多功能液滴闪蒸实验台。
【背景技术】
[0002]闪蒸是指高压的饱和或过冷液体进入相较之前低压的容器中后由于压力的突然降低使这些液体过热发生的急剧气化现象。液体的闪蒸过程在航天技术、海水淡化、内燃机的闪蒸喷雾、地热发电以及制冷行业等领域有着广阔的应用前景。在对液滴闪蒸过程的实验研究中，由于工况多变、实验现象多样(包括气泡生长、液滴结冰和无机盐溶液的盐析等)，加之整个过程所涉及的原理复杂，变量较多，因而需要多种设备共同完成，造成了实验台结构复杂，但测量并不完整。同时，由于初始工况的确定带有随机性，使得实验操作繁琐，实验任务量大。
[0003]目前的液滴闪蒸实验台结构复杂，操作繁琐，并且影响因素众多，测量的完整性和同步性差，使得实验结果的准确性和有效性受到影响。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是针对上述问题，提供了一种多功能液滴闪蒸实验台，在液滴闪蒸实验中能够提尚实验结果的准确性和有效性。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多功能液滴闪蒸实验台，
[0006]由真空栗、真空罐、测试系统、加热装置、高速摄像机、冷光源、继电器、数据采集系统、工控机组成；所述的测试系统由测试罐及连接在所述的测试罐上的热电偶、压力传感器、湿度传感器组成，所述的热电偶、压力传感器、湿度传感器和高速摄像机通过所述的数据采集系统与工控机相连；所述的真空栗与真空罐通过电磁阀相连。
[0007]优选的，所述的测试罐外侧装有所述的加热装置，所述的加热装置由电加热带和保温层组成。
[0008]优选的，所述的湿度传感器与所述的测试罐相连，能够实时观测所述测试罐内的湿度。
[0009]优选的，所述的真空罐上安装有数显压力表，能够实时观测所述真空罐内的压力。
[0010]优选的，所述的真空罐与所述的测试罐之间的管段为直管段。
[0011]与现有技术相比，本实用新型结构紧凑，操作简便，在液滴闪蒸实验中能够提高实验结果的准确性和有效性，并且具有良好的气密性以及更宽泛的初始温度和真空度范围，考虑了更为全面的影响因素。能够完整的记录实验过程中液滴的形态、温度和环境的温度、压力、湿度的变化，对于液滴闪蒸过程的研究更加全面而深入。解决了闪蒸实验数据测量与记录、图像拍摄的同步性问题，达到了液滴闪蒸、数据测量和图像记录三项工作同步进行，极大的方便了后期实验结果的处理与分析。同时，本实用新型功能全面，准确度高，对于不同种类工质在不同工况下的气泡生长与破碎、液滴结冰、溶液盐析等的情况都能够进行实验研究。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型一种多功能液滴闪蒸实验台实施例的整体结构示意图；
[0013]图2为本实用新型一种多功能液滴闪蒸实验台实施例的测试系统结构图；
[0014]图中:1-真空栗，2-连通阀，3-真空罐，4-数显真空表，5-电磁阀，6-测试罐，7-湿度传感器，8-液滴，9、10-热电偶，11-液滴悬挂入口，12-压力传感器，13-加热装置，14-高速摄像机，15-冷光源，16-继电器，17-数据采集系统，18-工控机。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0016]如图1、图2所示，本实用新型包括真空栗1、真空罐3、测试罐6、湿度传感器7、热电偶9、热电偶10、压力传感器12、高速摄像机14、冷光源15、继电器16、数据采集系统17和工控机18。测试罐6为六面正方体，其中两个对面采用透光度高且力学性能好的有机玻璃，其余四面采用不锈钢无缝焊接而成，有机玻璃部分和不锈钢部分采用法兰连接。真空栗I和真空罐3通过连通阀2相连，并通过真空栗I和连通阀2的开闭控制真空罐3的抽气。真空罐3上加装数显真空表4，用以观察真空罐3中的压力情况，进而确定是否需要继续抽气。热电偶9、热电偶10、压力传感器12、湿度传感器7和高速摄像机14通过数据采集系统17与工控机18相连，并可由工控机18进行同步控制，真空栗I与真空罐3通过电磁阀5相连，电磁阀5和冷光源15通过继电器16保证与数据采集系统17同时工作。
[0017]测试罐6上方设有液滴悬挂入口、热电偶丝入口和压力测试口，下方设有湿度测试口和真空罐连接口。热电偶丝入口伸进两根热电偶丝，其中一根用于悬挂液滴并测量液滴温度，另一根用于测试罐内环境温度的测量，压力测试口与压力传感器12相连，湿度测试口与湿度传感器7相连，热电偶、压力传感器12和湿度传感器7均通过数据采集系统17将采集的数据输入工控机18中。真空罐3连接口通过电磁阀5与真空罐3相连，真空罐3容积约为测试罐6的1000倍。测试罐6外部安装加热装置13。
[0018]热电偶、压力传感器12、湿度传感器7和高速摄像机14的控制信号都传输至数据采集系统17，并通过数据采集系统17与工控机18相连。电磁阀5和冷光源15通过继电器16保证与数据采集系统17同步进行。高速摄像机14和冷光源15放置于测试罐6的有机玻璃一侧，对实验过程进行观察记录。测试罐6和真空罐3的连接管段竖直，且距离尽可能短，真空罐3上加装数显真空表4。
[0019]如图1、图2所示，测试罐6和真空罐3之间通过电磁阀5相连，电磁阀5通过继电器16和数据采集系统17相连，测试罐6与真空罐3之间的连通管段为尽可能短的直管，以达到实验时测试罐快速降压的目的。测试罐6有两个对立面采用有机玻璃，以达到该实验的可视化研究，在一侧有机玻璃外放置高速摄像机14和冷光源15，对实验过程进行观察和记录。测试罐6上还加装了湿度传感器7、热电偶9、热电偶10、压力传感器12来测量液滴闪蒸过程中液滴的温度以及环境的温度、压力、湿度的变化。同时，冷光源15与继电器16相连，湿度传感器7、热电偶9-10、压力传感器12、高速摄像机14和继电器16都与数据采集系统17相连，保证了图像采集和数据采集的同步性。实验中使用注射器通过液滴悬挂入口11将液滴8悬挂于热电偶9上，测试罐6内还有测量液滴环境温度的热电偶10。测试罐6外装有加热装置13，以便对不同初始温度的液滴的闪蒸过程进行研究。
[0020]在实验过程中，首先通过真空栗I对真空罐3进行抽气，并可以通过数显真空表4观察真空罐3内是否达到预定压力，当真空罐3内达到预定压力时，关闭真空栗I和连通阀2停止抽气；同时通过加热装置13将测试罐6内环境温度加热至预定工况。将液滴8通过液滴悬挂入口 11悬挂于热电偶9上。通过工控机18控制电磁阀5的开启，由于真空罐3与测试罐6的容积比很大，并且两者之间通过直管段相连，测试罐6可在极短时间内达到低压状态，液滴发生闪蒸。同时，工控机18通过数据采集系统17中的同步触发功能控制热电偶9、热电偶10、压力传感器12、湿度传感器7和高速摄像机14开始采集并记录实验数据和图像，达到了液滴闪蒸、数据采集和图像采集的同步进行。
[0021]本实用新型适用于单个液滴闪蒸的实验研究与教学，与现有技术相比，结构紧凑，操作简便，在液滴闪蒸实验中能够提高实验结果的准确性和有效性，并且具有良好的气密性以及更宽泛的初始温度和真空度范围，考虑了更为全面的影响因素；能够完整的记录实验过程中液滴的形态、温度和环境的温度、压力、湿度的变化，对于液滴闪蒸过程的研究更加全面而深入；解决了闪蒸实验数据测量与记录、图像拍摄的同步性问题，达到了液滴闪蒸、数据测量和图像记录三项工作同步进行，极大的方便了后期实验结果的处理与分析；同时，本实用新型功能全面，准确度高，对于不同种类工质在不同工况下的气泡生长与破碎、液滴结冰、溶液盐析等的情况都能够进行实验研究。
【主权项】
1.一种多功能液滴闪蒸实验台，其特征在于:由真空栗、真空罐、测试系统、加热装置、高速摄像机、冷光源、继电器、数据采集系统、工控机组成；所述的测试系统由测试罐及连接在所述的测试罐上的热电偶、压力传感器、湿度传感器组成，所述的热电偶、压力传感器、湿度传感器和高速摄像机通过所述的数据采集系统与工控机相连；所述的真空栗与真空罐通过电磁阀相连。2.根据权利要求1所述的一种多功能液滴闪蒸实验台，其特征在于:所述的测试罐外侧装有所述的加热装置，所述的加热装置由电加热带和保温层组成。3.根据权利要求1所述的一种多功能液滴闪蒸实验台，其特征在于:所述的湿度传感器与所述的测试罐相连，能够实时观测所述测试罐内的湿度。4.根据权利要求1所述的一种多功能液滴闪蒸实验台，其特征在于:所述的真空罐上安装有数显压力表，能够实时观测所述真空罐内的压力。5.根据权利要求1所述的一种多功能液滴闪蒸实验台，其特征在于:所述的真空罐与所述的测试罐之间的管段为直管段。
【专利摘要】本实用新型涉及一种多功能液滴闪蒸实验台，由真空泵、真空罐、测试系统、加热装置、高速摄像机、冷光源、继电器、数据采集系统、工控机组成；所述的测试系统由测试罐及连接在所述的测试罐上的热电偶、压力传感器、湿度传感器组成，所述的热电偶、压力传感器、湿度传感器和高速摄像机通过所述的数据采集系统与工控机相连；所述的真空泵与真空罐通过电磁阀相连。本实用新型采用上述结构的多功能液滴闪蒸实验台，在液滴闪蒸实验中能够提高实验结果的准确性和有效性。
【IPC分类】G01N25/12
【公开号】CN204807490
【申请号】CN201520513445
【发明人】刘璐, 王茉, 刘琰, 王鹏程, 刘彦丰, 霍玉恒, 张旭瑞
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月16日