[发明专利]一种金属泡沫蓄冰球可视化实验装置

说明书

本发明公开了一种金属泡沫蓄冰球可视化实验装置，包括水槽、活动插板、金属泡沫蓄冰半球、半球壳、恒温水浴、数据采集器和图像采集器等；其中，活动插板可拆卸设置在水槽内壁上，半球壳通过周向设置的圆环压板安装在活动插板上，金属泡沫蓄冰半球设置在半球壳内；水槽上部出口通过回水管路与恒温水浴入口连通，且水槽上部出口处连接有回水泵，水槽下部入口通过回水管路与恒温水浴出口连通；数据采集器通过热电偶连接到金属泡沫蓄冰半球内；图像采集器正对水槽设置，电脑分别与数据采集器和图像采集器相连接。本发明能够为金属泡沫蓄冰球提供恒定的球面温度边界条件，且易于安装和更换试件，并能够克服传统冰蓄冷实验相界面变化不直观的缺陷。

技术领域

本发明属于机械设计领域，具体涉及一种金属泡沫蓄冰球可视化实验装置。

背景技术

国际能源署《世界能源展望2017》基本预测显示，全世界能源和电力需求从长远来看将持续增长，到2040年，该需求将增长30％。以中国为例，近些年随着社会现代化进程的推进，电网负荷不断增加，负荷峰谷差不断拉大，城市电力需求量增长迅速，大多数城市的负荷增长达到10％-24％。我国95％以上的高峰负荷年累计持续时间只有几十个小时，采用增加调峰发电装机的方法来满足这部分高峰负荷很不经济。因此，在保证电力供应要求的同时缩小负荷峰谷差对缓解电力供需紧张的压力、保障电网安全平稳运行意义重大。

随着分时电价及其相关优惠政策在全国范围内的推广，蓄能技术得到了迅速的发展，其中利用冰蓄冷技术能够转移夏季空调系统负荷，利用夜间电网低谷时段的电能进行制冰蓄冷，从而将夏季白天的空调冷负荷转移到夜间，蓄冷技术对于转移电力高峰负荷，实现“削峰填谷”具有显著效果，由于相变材料具有较高的相变潜热，可储存更多的能量而被广泛采用，其中，由于水具有较高的相变潜热且便宜易得，因此通过将水制成冰储存冷量的形式是工程中常用的方法，但对于大多数相变材料而言，虽然其具有较高的相变潜热，能达到较高的储能密度，但其普遍较低的热导率导致其在能量储存和释放过程中换热效率普遍不高，对于水而言，在其蓄冰过程中同样存在这一问题。因此，研究如何改善相变材料较低的热导率从而提升相变材料储能、释能速率对蓄能系统而言具有较高的实际意义。

多孔金属泡沫因其较高的热导率、较大的比表面积等优异性能刚好能够弥补相变材料热导率低下的不足，且其独特的骨架多孔结构还能使相变材料内嵌形成相变材料-金属泡沫复合结构，虽然目前已有大量研究人员针对金属泡沫强化换热进行了一系列研究，但对于金属泡沫在蓄冰过程中相界面的变化规律的研究还有所欠缺且不够直观，且对于目前采用较多的蓄冰球蓄冷技术而言，蓄冰球内部的相界面变化规律对于蓄冰过程具有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属泡沫蓄冰球可视化实验装置，其能够为金属泡沫蓄冰球提供恒定的球面温度边界条件，且易于安装和更换试件，并且能够克服传统冰蓄冷实验相界面变化不直观的缺陷，使得在实验过程中能够形象直观地观测并记录相界面变化规律，从而实现实验过程可视化，更加直观、形象、深刻。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种金属泡沫蓄冰球可视化实验装置，包括水槽、活动插板、金属泡沫蓄冰半球、半球壳、圆环压板、回水泵、恒温水浴、数据采集器、电脑、图像采集器和热电偶；其中，

活动插板可拆卸设置在水槽内壁上，半球壳通过周向设置的圆环压板安装在活动插板上，金属泡沫蓄冰半球设置在半球壳内；水槽上部出口通过回水管路与恒温水浴入口连通，且水槽上部出口处连接有回水泵，水槽下部入口通过回水管路与恒温水浴出口连通；

数据采集器通过热电偶连接到金属泡沫蓄冰半球内；图像采集器正对水槽设置，电脑分别与数据采集器和图像采集器相连接。

本发明进一步的改进在于，回水管路上设置有回水阀，供水管路上设置有供水阀，在供水管路和回水管路之间还设有旁通管路，且旁通管路上设置有旁通阀。