[发明专利]带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置

权利要求书

1.带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，包括调速电机（1）、离心泵（2）、测试段（3）、电加热系统（6）、流量计（7）、水箱温控系统（8）和水箱（10）；调速电机（1）连接所述离心泵（2）；水箱（10）的出水口通过通道入口段连通测试段（3）的测试段入口，测试段（3）的测试段出口通过通道出口段连通离心泵（2）的入口，离心泵（2）的出口通过管道连通水箱（10）；测试段（3）上设有用于测试测试段（3）的通道内流体温度测量的第一测温系统（51）和第二测温系统（52）、用于测试测试段（3）的通道内流体温度的第三测温系统（53）和第二测温系统（54）、用于测取测试段（3）两端压力差的差压变送器（4）、用于均匀加热测试段（3）的电加热系统（6）；测试段（3）包括相互扣合的实验通道上盖板和实验通道下盖板（11）；实验通道下盖板（11）中部设有凹陷区域（110），所述凹陷区域（110）内填充有积木式球窝/球凸流动控制结构。

2.根据权利要求1所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，球窝/球凸流动控制结构由若干块球窝（12）、球凸（13）和填充块组合填充于所述凹陷区域（110）中形成；

或者，球窝/球凸流动控制结构由若干块球窝（12）和填充块组合填充于所述凹陷区域（110）中形成；

或者，球窝/球凸流动控制结构由若干块球凸（13）和填充块组合填充于所述凹陷区域（110）中形成。

3.根据权利要求2所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，所述球窝（12）/球凸（13）为带有球形凹陷/凸起的方形块体；所述填充块包括展向填充块（14）和/或流向填充块（15）；所述填充块用于填充球窝（12）/球凸（13）展向/流向与通道盖板（11）之间的空隙。

4.根据权利要求2所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，所述若干球窝（12）/球凸（13）大小、形状和材质相同。

5.根据权利要求1所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，第一测温系统和第二测温系统分别设置于测试段（3）的出口和入口处；第三测温系统和第四测温系统分别设置于测试段（3）的出口和入口处。

6.根据权利要求1所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，通道入口段为圆转方接头，通道出口段为方转圆接头。

7.根据权利要求2所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，测试段（3）中形成有方形流道，所述方形流道的宽高比为4～1；球窝（12）/球凸（13）中凹陷/凸起的高度与测试段（3）中方形流道的高度之比为0.05～0.15。

8.根据权利要求1所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，离心泵（2）在调速电机（1）的控制下，驱动流体流动，流体由水箱（10）流经通道入口段和测试段入口后进入带球窝/球凸流动控制结构的测试段（3），实验中测试段（3）采用电加热系统（6）进行均匀化加热，提供外部热源，在该过程中，由第一测温系统和第二测温系统进行测试段（3）的通道壁面温度测量，由第三测温系统和第四测温系统进行测试段（3）的通道内流体温度测量，由差压变送器（4）测取测试段（3）两端压力差，得到通道流动阻力参数，流体流出测试段出口段后，经由离心泵（2）进入上侧循环回路，并经流量计（7）测量实验流量，随后返回水箱（10）完成流动循环；水箱（10）中设有水箱温控系统（8），对水箱（10）内流体进行温度测量和升温降温控制，使经通道循环返回水箱（10）的流体在水箱（10）内恢复设定温度。

9.根据权利要求8所述的带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，其特征在于，所述流体为非牛顿流体、纳米流体、有机工质及其相互组合形成的流体。