1.一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所用实验装置包括支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构、高速摄像机(10)和括扫描电镜(11),所述加热丝固定调节机构设置在支架上,水浴加热机构位于加热丝固定调节机构下方,在支架上设置有仿臂支架(12),扫描电镜(11)固定在仿臂支架(12)上,通过高速摄像机(10)和扫描电镜(11)采集实验数据;其具体实验步骤为:
1)实验前的准备:
每次实验前在沸腾池中加入适量的蒸馏水,在加热池中加入换热工质,将沸腾池加热丝(17)固定在固定旋链(16)上,通过齿轮(14)将沸腾池加热丝(17)调节水平,通过加热丝调节机构调节沸腾池加热丝(17)在沸腾池中的位置;
2)启动实验装置:
根据加热池(2)中液位选择加热电源(4)的加热档位,恒温加热沸腾池(9),使沸腾池(9)中蒸馏水的温度为设定值,接通沸腾池加热丝(17)上直流电;
3)信息收集:
调节仿臂支架(12)上扫描电镜(11)和高速摄像机(10)的位置和角度,记录实验现象;
4)调整工况Ⅰ:
当沸腾池(9)中蒸馏水的温度达到设定值时,关闭加热电源(4),调整沸腾池加热丝(17)的直流电源上的电流开关,改变电流大小,获得同一过冷度时不同热流密度情况下气泡现象,保存文件,记录数据;
5)调整工况Ⅱ:
调整沸腾池加热丝(17)的直流电源上的电流开关,使其电流、电压维持一个定值,然后调整加热电源(4),获得同一热流密度时不同过冷度情况下的各种气泡现象,保存文件,记录数据;
6)实验数据处理:
实验数据采集结束后,观察沸腾池加热丝上气泡的四种扫荡现象和气泡顶部射流现象,根据扫描电镜分辨率网格和沸腾池加热丝直径估算气泡直径。
2.根据权利要求1所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述的水浴加热机构包括加热池(2)、沸腾池(9)和加热模块,加热模块用于对加热池(2)内的流体换热工质加热,加热池(2)通过流体换热工质对放置在其内部的沸腾池(9)加热,加热丝固定调节机构上的沸腾池加热丝(17)放置在沸腾池(9)内的蒸馏水中进行实验。
3.根据权利要求2所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述加热模块包括加热电源(4)、电源支撑板和供热加热丝(13),所述加热电源(4)和供热加热丝(13)分别设置在电源支撑板上、下两侧,电源支撑板放置在加热池(2)上,加热电源(4)控制供热加热丝(13)发热为流体换热工质加热。
4.根据权利要求2所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述加热池(2)、沸腾池(9)由透明PC材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述仿臂支架(12)为增稳云台,扫描电镜(11)在仿臂支架(12)具有多个方向运动自由度。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述加热丝固定调节机构包括加热丝调节机构和加热丝固定机构,其中,加热丝调节机构主要由实验台顶环(5)、升降支杆固定架(6)和升降支杆(7)组成,升降支杆固定架(6)沿支架上端的实验台顶环(5)径向设置并能够绕实验台顶环(5)中心轴转动,所述升降支杆(7)活动设置在升降支杆固定架(6)下部,并能够通过升降支杆(7)控制加热丝固定机构上下运动。
7.根据权利要求6所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述升降支杆固定架(6)在实验台顶环(5)中的转动、升降支杆(7)相对升降支杆固定架(6)的滑动以及升降支杆(7)的升降运动均由相应电机驱动机构控制,并通过控制系统控制三个电机的动作。
8.根据权利要求1~5中任一项所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述加热丝固定调节机构中的加热丝固定机构主要由加热丝固定架(8)和撑杆(15)组成,加热丝固定架(8)上端与加热丝调节机构相连,两根撑杆(15)设置在加热丝固定架(8)的下端形成Y形结构,撑杆(15)的另一端设有固定旋链(16),通过两个固定旋链(16)连接并撑开沸腾池加热丝(17)。
9.根据权利要求8所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:在撑杆(15)与加热丝固定架(8)相连的一端设置有齿轮(14),通过两个齿轮(14)的相互啮合控制撑杆(15)之间的张角。
10.根据权利要求1所述的一种可视化大容器沸腾换热的实验方法,其特征在于:所述支架主要由实验台底座(1)和实验台支柱(3)组成,至少两根实验台支柱(3)沿实验台底座(1)周向间隔分布,加热丝固定调节机构中的实验台顶环(5)固定在实验台支柱(3)顶端,仿臂支架(12)固定在实验台支柱(3)下端。