1.一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,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)和扫描电镜(11),其特征在于,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,加热丝调节机构与支架相连,用于水平或竖直调节加热丝固定调节机构;所述的加热丝固定调节机构中的固定机构主要由量角片(15)、滑槽(16)和沸腾加热丝(19)组成,量角片(15)为半圆环形,其中部与加热丝固定架(8)连接,在量角片(15)上对称开设有滑槽(16),所述沸腾加热丝(19)的端部通过调节螺钉(17)固定在滑槽(16)中,通过调节螺钉(17)调节沸腾加热丝(19)的倾斜角度;
所述加热丝固定架(8)底部设置有与导线相连的两个卡座(20),加热丝固定架(8)底部引出两根沸腾加热丝(19),该沸腾加热丝(19)一端与卡座(20)相连,另一端与调节螺钉(17)相连,形成两个回路。
2.根据权利要求1所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,其特征在于:所述的加热丝固定架(8)的底端伸出在量角片(15)的凹弧内,其底端与沸腾加热丝(19)相连,使沸腾加热丝(19)被分为两部分。
3.根据权利要求1或2所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,其特征在于:所述量角片(15)上对称设置有两段半裸导线(18),该半裸导线(18)为圆弧形,且半径尺寸小于滑槽(16)的半径尺寸。
4.根据权利要求1或2所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,其特征在于:所述量角片(15)上刻有刻度线,该刻度线沿滑槽(16)的边沿设置。
5.根据权利要求1所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,其特征在于:装置中的支架、加热丝固定调节机构、水浴加热机构相连接,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。
6.根据权利要求5所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,其特征在于:加热丝固定调节机构中的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5所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验装置,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)内的液体换热工质加热,加热池(2)通过液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加热丝(19)放置在沸腾池(9)内的蒸馏水中进行实验。
8.一种角度可调谐的容器沸腾换热实验方法,其特征在于:采用权利要求1‑7任一项所述角度可调谐的容器沸腾换热实验装置进行实验,其步骤为:
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,将沸腾加热丝(19)用调节螺钉(17)固定在量角片(15)上,沸腾加热丝(19)与半裸导线(18)相接触,调节沸腾加热丝(19)的角度;
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,接通沸腾加热丝(19)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:
选择合适的角度,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),调整沸腾加热丝(19)的直流电源上的电流开关,改变电流大小,获得同一位置,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:
选择合适的角度,调整沸腾加热丝(19)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),获得同一位置,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)调整工况Ⅲ:
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),调整沸腾加热丝(19)的直流电源上的电流开关,使其电流、电压维持一个定值,调节沸腾加热丝(19)的角度,进行实验,获得同一热流密度时同一过冷度情况下的不同角度的各种气泡现象,保存文件,记录数据;
7)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。
9.根据权利要求8所述的一种角度可调谐的容器沸腾换热实验方法,其特征在于:步骤
6)中的加热丝固定架(8)底部设有卡座(20),沸腾加热丝(19)与卡座(20)相连,沸腾加热丝(19)位于加热丝固定架(8)两侧的部分倾斜角度不同。