[其他]电化学法狭缝便携式流谱显示仪

说明书

本实用新型属于流动显示装置

为了配合工程流体力学课的课程教学，流谱显示仪（也称流线仪）是必不可少的教学辅助装置。因为“流线”是工程流体力学课动力学部分十分重要的抽象概念，它是由抽象的定义引伸出来的，又广泛的应用于抽象的推理计算之中。如在基础理论中，伯诺里方程的推导就必须引用流线的性质，在深入计算中，流网法求解平面势流问题也必须首先作出流线图。目前国内外已研制的流线仪，虽然种类不少，但它们都存在一个最大的共同缺陷，就是无论那种装置，要想随身携带到课堂上去在无外部供水情况下清晰地显示出流线，全都不行。而这一点作为一个完臻的教学辅助装置，正是必须尽力使之具备之处。为此，国内外都已作了不少研究，但由于技术的困难，至今仍无满意的成果。

目前国内外可用于教学的流谱显示装置，有循环水槽式流动显示设备、油槽式流线仪和烟风洞式流线仪等，其中，烟风洞式用得较普遍。

烟风洞式流线仪是在长矩形截面风洞中放置固体绕流模型，利用烧香发烟模拟流线。该装置由鼓风机、镇流装置、显示面、光源等部分组成。它的最大优点是在光照下，由烟雾形成的流线可以看得较清楚。但整个装置较笨重，无法携带，一般只能装置于一固定的处所，而且风洞内流动不大均匀，流线不太稳定；外加介质“烟”与空气又有差异，对流场有干扰；流谱图象容易失真；只能显示绕流问题；操作麻烦，造价又高（3880元／台）。本实用新型就是针对上述缺点作了改进，提出了电化学法狭缝便携式流谱显示仪。

本实用新型的目的在于，它具有狭缝显示面〔2〕、化学指示液〔8〕、多点插入式电极〔6〕、特微水泵〔14〕。其狭缝显示面可采用有机玻璃制作，作为流道的狭缝〔4〕厚度可为1～10mm，最佳可以为3mm。化学指示液可为麝香草酚兰（C₂₇H₃₀O₅S）、奥代麝香草酚兰（C₂₇H₂₃O₅Br₂S）的水溶液（以下简称酚兰液）。以该水溶液作为本显示仪流动工作液。用于循环供水的特微水泵〔14〕是可以由特微电机〔16〕、止水填料环〔17〕、微型水泵〔20〕连轴整体组成，止水可以采用黄油棉纱〔19〕。

水流在水泵〔14〕驱动下自小水箱〔7〕经孔板〔9〕镇流后均匀地流入显示面的狭缝流道〔4〕内，在狭缝显示板〔2〕的上游处设有多点插入式电极〔6〕，经电极电解发色，在每一阴极点处产生一条染色线，並随液体的流动在显示面上形成流线，旋涡等流动图谱。流经显示面的液体经水泵〔14〕、橡皮管〔12〕〔13〕送回小水箱内。电极产生的色线在水泵内搅拌后自然中和消失，使工作液体又恢复到发色前的原色。如此周而复始，形成闭路显示循环系统。

电极的发色是在水电解和化学指示液共同作用下产生的。本实用新型选用的酚兰水溶液在PH值小于8时，呈淡黄色，PH值大于8时呈兰色。先把酚兰液的酸碱度配成变色的临界状态（PH≈8），这时的酚兰液对OH^－离子十分敏感，有少量的剩余OH^－离子存在，就可使该酚兰液变兰色。由于水电解时有：

显然水电解时，阴极附近会产生剩余OH^－离子，使溶液呈碱性。因此，在该电极碱性作用下就会使临界状的酚兰液呈现兰色，从而产生出阴极染色线。根据总电解式，电解水並不会改变其酸碱度，即酚兰液最终仍保持原色。