[发明专利]低温流体凝结可视化的实验装置

说明书

本发明涉及低温流体流动实验领域，公开了一种低温流体凝结可视化的实验装置，用于将低温流体的凝结过程可视化，所述实验装置包括：回路热管，包括闭环连接为回路的冷凝管和蒸发器；冷源，包括相互连接的储液罐和集气管，所述集气管套设于所述冷凝管的外周；以及绝热系统，将至少部分所述回路热管以及至少部分所述冷源包围，其中，所述绝热系统的至少部分、所述集气管以及所述冷凝管透光。本发明的低温流体凝结可视化的实验装置将低温流体的凝结过程可视化，同时解决在更大低温范围内缺少低温冷源以及在不依赖泵或重力作用下低温流体的流动驱动和流速调节问题。

技术领域

本发明涉及低温流体流动实验领域，特别是涉及一种低温流体凝结可视化的实验装置。

背景技术

如今，航空航天、超导技术以及电子器件等领域发展迅速，低温冷却技术面临更严峻的挑战，低温流体作为冷却介质或传热介质的应用领域越来越广泛。低温流体在应用过程中不可避免地发生蒸发或凝结等气液相变换热过程，并且在换热过程中伴随着低温气液两相流动现象。

低温工质与常温工质的物性参数不同，如氮、氧、氢等低温工质的表面张力、汽化潜热远小于水、氨、氟利昂等常温工质，从而使得低温工质的流动与换热过程与常温工质有很大差异，许多基于常温工质建立的经验公式无法准确描述低温下的真实物理过程，因此需要针对低温环境下的气液两相流动及换热特性进行深入研究。低温流体的气液两相流动与换热过程存在着复杂的科学问题，包括气液界面及两相流型变化、气液分布以及流动阻力特性等问题，通常利用数值模拟和实验手段对低温气液两相流动和换热进行研究，由于这项工作的科学问题复杂，数值模拟很难对其进行准确描述，依靠实验研究对其工作过程进行分析和探索更为直观和可靠。

在实验研究的过程中，为了掌握低温微通道凝结过程中的气液界面及两相流型变化、气液分布状态情况，需要借助可视化手段进行观测，因此需要研制可视化试验装置。

此外，目前的低温冷源主要有低温制冷机或低温液体，低温制冷机的冷却面积非常小，液氮、液氢和液氦是常用的低温液体，它们的工作范围仅限于各自的工作温区，温度范围有限，而对于低温或深低温来说，很大的温度范围没有合适的低温液体作为冷源。另外，由于低温密封和材料要求的限制，传统泵驱动装置无法在低温环境下使用，通常依赖重力作用驱动气液两相工质流动，不方便开展水平方向两相流动的研究，也不方便进行流速调节。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种低温流体凝结可视化的实验装置，用于将低温流体的凝结过程可视化，同时解决在更大低温范围内缺少低温冷源以及在不依赖泵或重力作用下低温流体的流动驱动和流速调节问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低温流体凝结可视化的实验装置，用于将低温流体的凝结过程可视化，其特征在于，所述实验装置包括：回路热管，包括闭环连接为回路的冷凝管和蒸发器；冷源，包括相互连接的储液罐和集气管，所述集气管套设于所述冷凝管的外周；以及绝热系统，将至少部分所述回路热管以及至少部分所述冷源包围，其中，所述绝热系统的至少部分、所述集气管以及所述冷凝管透光。

优选地，所述回路热管还包括：液体管路，将所述冷凝管与所述蒸发器连接；气体管路，将所述蒸发器与所述冷凝管连接；气库，与所述气体管路连接。

优选地，所述回路热管还包括：冷凝管连接件，位于所述冷凝管的两端，用于将所述液体管路或所述气体管路与所述冷凝管的两端连接。

优选地，所述冷凝管连接件与所述冷凝管的两端焊接或通过低温胶粘接，所述液体管路或所述气体管路与所述冷凝管连接件焊接或通过低温胶粘接。

优选地，所述液体管路和/或所述气体管路与所述冷凝管相连接的一端设有过渡管，所述过渡管在所述冷凝器的轴向上具有预定柔性伸缩量。