[发明专利]微细化沸腾传热实验装置的加热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以实现在极高热流密度下的可视化沸腾传热性能实验的微细化沸腾传热实验装置的加热器。

背景技术

关于气泡微细化沸腾的研究还比较零散，只有少数几个国家进行了初步研究。一般的微细化沸腾实验装置存在两个缺点：其一，加热面由于热流密度非常高，在加热面和非加热面之间温差很大，往往热膨胀量相差很大，造成绝热材料很容易发生胀裂现象，并造成泄露；其二，有的实验回路会在加热及非加热表面焊一层薄金属片的方法实现密封功能，但是，往往会增加新的热阻，导致无法在加热表面出现微细化沸腾现象。与本发明相关的公开文献包括：①Koichi Suzuki et al.Microbubble emission boiling，6th World Conference on Experimental Heat Transfer，Fluid Mechanics，and Thermodynamics April 17-21，2005，Matsushima，Miyagi，Japan；②Koichi Suzuki et al.，Enhancement of heat transfer in subcooled flow boiling with microbubble emission，Experimental Thermal and Fluid Science 29，2005，827-832。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种安全和稳定的微细化沸腾传热实验装置的加热器。

本发明的目的是这样实现的：

包括壳体、盖板、联接螺栓、加热铜块，所述加热铜块为锥形台，壳体上有与加热铜块的锥形台上顶相匹配的孔，加热铜块的上顶位于壳体上的孔中，加热铜块的下底置于盖板上，盖板与壳体之间通过联接螺栓连接，加热铜块与壳体相接触的位置设置有隔热套，加热铜块的底部或内部设置有加热棒。

本发明还可以包括：

1、所述的加热铜块的上部带有两级阶梯，隔热套与第一级阶梯接触处设置有绝热垫片和均压垫圈，隔热套与第二级阶梯及壳体接触处设置有密封垫圈。

2、联接螺栓的螺母与壳体之间设置有螺旋弹簧。

3、所述隔热套是陶瓷隔热套。

气泡细微化沸腾指在沸腾到达临界热负荷点以后，随着壁面温度的进一步升高，热流密度不降反升的一类特殊的沸腾现象。可以获得比临界热负荷点更高热流密度，同时又不会烧毁壁面，热传递的效率可以达到目前最好换热设备几倍到十几倍之多、有效解决换热设备换热极限的瓶颈问题，在高速电子芯片冷却、小型冷却系统、大功率半导体芯片和反应堆冷却等诸多方面都有很好的应用前景。

本发明的用于微细化沸腾传热实验装置中，与循环系统、可视化实验段、控制系统和数据采集系统构成微细化沸腾传热实验装置。能够实现高热流密度下的传热实验，加热面的热流密度可以达到10⁷W/m²，保证不出现临界热负荷现象，同时能够观察微细化沸腾时的气泡行为。循环系统控制回路中水的流速和温度，系统中的汽水分离器可以排出蒸汽，实现汽水分离功能，水箱内的冷却水回路，可以降低水箱内水温，以控制进入到循环泵的水温；可视化实验段可以观察到微细化沸腾的全过程，并可以利用高速摄影机进行拍摄；加热装置能够保证加热面与实验段之间的绝热和密封，并能够达到微细化沸腾所需要的加热温度和热流密度；数据采集和控制系统能完成实验数据及影像数据的采集、传输，同时控制加热功率，保护加热面不出现烧毁等事故。

本发明的加热结构，消除加热表面和非加热表面热膨胀不一致性产生的应力，使陶瓷绝热套受力均匀，保证加热部在多次重复实验过程中，不会出现开裂、渗水等以往实验装置中经常出现的现象。

附图说明

图1是本发明的加热器的结构示意图；

图2是本发明的加热器与可视化实验段的配合示意图；

图3是本发明的加热器在微细化沸腾传热实验装置中的使用示意图。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细的描述：