一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台

本技术涉及相变传热与流动性能教学实验装置，特别涉及一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台。

背景技术：

1、相变储热实验平台通常由热源、相变材料储热装置、传热介质、传热管道、传感器和控制系统等组成。其中，热源可以是电加热元件或其他加热方式，相变材料储热装置用于储存和释放热能，传热介质负责传递热量，传热管道连接各个部件，传感器用于监测温度、压力等参数，控制系统负责实时监控和控制实验过程。

2、教学用的相变储热实验平台通常设计为多功能的，可以进行各种实验和研究。其一般通过改变相变材料、传热介质、流动方式等参数，研究其对储热性能的影响，探究相变材料的热储能特性和传热机理。

3、但是现有的学用的相变储热实验平台，大多未进行可视化设计，也没有结合课堂时间进行优化设计。如专利公开号为cn 218380616 u的中国专利公开了一种同时用于显热储热和相变储热的储热实验系统，该储热实验系统包括均具有温度感应器件的高温水箱、低温水箱和储热装置，高温水箱与储热装置之间连接并连通高温进水管路和高温出水管路，低温水箱与储热装置之间连接并连通低温进水管路和低温出水管路，出水管路、高温进水管路和低温进水管路之间设有三通，高温出水管路、低温出水管路和进水管路之间设有三通。该专利公开的储热实验系统虽然简化了实验流程，但是其依然存在教学不便，且流程时间较长的问题，该实验流程下来一般需要4～5个小时，大大超出了实际教学时长2小节90分钟，不便于教学实操以及直观感受相变储热变化。

4、基于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，以解决现有技术中实际教学时不便于向学生清晰展示相变过程的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，包括：

4、可视化pcm蓄热箱，包括透明视窗、管壁、排气孔，在所述管壁上绕设热处理装置，所述热处理装置包括加热装置和冷却管道；

5、液冷循环控制系统，用于向热处理装置中冷却管道中输送冷流体；

6、加热装置，用于将热处理装置中的加热装置加热，并通过加热控制器调整其加热温度；

7、数据采集控制模块，包括数据采集器，用于采集可视化pcm蓄热箱内部相变材料的温度；

8、显示与控制模块，用于控制升降温程序以及数据的记录与显示。

9、进一步的，在所述可视化pcm蓄热箱的管壁内部设置肋片。

10、进一步的，所述肋片与所述管壁可拆卸连接。

11、进一步的，所述热处理装置中的加热装置为加热带，所述加热带与冷却管道交替镶嵌缠绕在管壁上。

12、进一步的，所述加热装置为电加热装置或者热流体循环加热装置。

13、进一步的，所述液冷循环控制系统包括液冷箱、循环泵以及阀门，在所述液冷箱的内部设置制冷装置和加热部件，用于控制液冷箱内部冷流体的温度，所述循环泵以及阀门用于将液冷箱内的冷流体送入管壁外侧的冷却管道中。

14、进一步的，在管壁设置热电偶插入孔，在所述热电偶插入孔内设置热电偶。

15、进一步的，还包括可移动框架，所述可视化pcm蓄热箱可拆卸的连接在所述可移动框架上，在管壁以及裸露在外的加热带和冷却管道部分铺设绝热材料。

16、进一步的，还包括箱体，在箱体一侧空间设置可视化pcm蓄热箱，在可视化pcm蓄热箱上对应透明视窗的位置设置可打开的透明外壳，在箱体另一侧空间设置显示与控制模块。

17、进一步的，在所述透明外壳上设置刻度尺，所述刻度尺对应所述可视化pcm蓄热箱的透明视窗设置，或者，在所述透明视窗上设置刻度尺。

18、相对于现有技术，本实用新型所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台具有以下优势：

19、(1)本实用新型所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，通过外部观察了解相界面的演化，通过热电偶显示的温度了解无法观察部分的相变情况，采用电加热装置和液冷循环控制系统实现可视化pcm蓄热箱的温度调节，加快实验时间，使其满足教学时间要求。

20、(2)本实用新型所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，在进行相变相关教学实验时，可以通过改变流量、温度、使用肋片等多种实验方式来配合实验时间，同时可以通过外部观察了解相界面的演化，通过热电偶显示的温度了解无法观察部分的相变情况，通过结合流量、功率、温度等参数计算系统热损失、功率、以及储热热量和释热热量等，帮助学生全面理解相变储热系统的原理和性能，在有限的试验课堂时间内满足教学需求。

技术特征：

1.一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，在所述可视化pcm蓄热箱(2)的管壁(202)内部设置肋片(203)。

3.根据权利要求2所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，所述肋片(203)与所述管壁(202)可拆卸连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，所述热处理装置(7)的加热装置为加热带，所述加热带与冷却管道交替镶嵌缠绕在管壁(202)上。

5.根据权利要求4所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，所述加热装置为电加热装置或者热流体循环加热装置。

6.根据权利要求1或5所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，所述液冷循环控制系统包括液冷箱(4)、循环泵(5)以及阀门(6)，在所述液冷箱(4)的内部设置制冷装置和加热部件，用于控制液冷箱(4)内部冷流体的温度，所述循环泵(5)以及阀门(6)用于将液冷箱(4)内的冷流体送入管壁(202)外侧的冷却管道中。

7.根据权利要求1所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，在管壁(202)设置热电偶插入孔(205)，在所述热电偶插入孔(205)内设置热电偶(8)。

8.根据权利要求1所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，还包括可移动框架(1)，所述可视化pcm蓄热箱(2)可拆卸的连接在所述可移动框架(1)上，在管壁(202)以及裸露在外的加热带和冷却管道部分铺设绝热材料。

9.根据权利要求1所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，还包括箱体(12)，在箱体(12)一侧空间设置可视化pcm蓄热箱(2)，在可视化pcm蓄热箱(2)上对应透明视窗(201)的位置设置可打开的透明外壳(13)，在箱体(12)另一侧空间设置显示与控制模块(11)。

10.根据权利要求9所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，其特征在于，在所述透明外壳(13)上设置刻度尺(14)，所述刻度尺(14)对应所述可视化pcm蓄热箱(2)的透明视窗(201)设置，或者，在所述透明视窗(201)上设置刻度尺(14)。

技术总结
本技术提供了一种用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，包括可视化PCM蓄热箱、加热控制器、数据采集控制模块以及液冷循环控制系统，其中，可视化PCM蓄热箱中填充相变材料，两侧设置透明视窗以便于学生观察相变过程，通过加热控制器和液冷循环控制系统对可视化PCM蓄热箱的温度进行控制。本技术所述的用于实验教学的移动式可视化相变储热实验平台，在进行相变相关的实验时，流量、温度、电功率等数据被自动记录，并根据教学时间的长短对温度和流量控制系统进行设置以满足不同的教学需求，能够直观的让学生观察相界面的演化过程，了解关键因素对相变储热的影响规律。

技术研发人员：廖志荣,方永哲,徐超,杜小泽,巨星
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：20230731
技术公布日：2024/1/15