[实用新型]一种相变对流换热实验台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传热学实验装置，特别涉及一种可以进行有水-水蒸气相变过程的对流换热实验的实验装置，属于大学传热学实验仪器领域。 

背景技术

凝结与沸腾换热广泛地应用于各种工程领域中：电站汽轮机装置中的凝汽器、锅炉炉膛中的水冷壁、化工装置中的再沸腾器等。掌握凝结与沸腾的特点对于学生毕业后的工作是很有意义的。 

在沸腾换热中，随着沸腾进行到膜态沸腾，换热特性会迅速减弱，大学实验室教学中使用的对流换热实验台，功率调节方式为人工控制，反应滞后，进入沸腾换热阶段时，由于换热特性的骤变，会造成电加热器过热损坏，所以能进行的实验范围有限。 

本实用新型就是针对上述问题而提出的，提供一种可以进行相变对流换热实验的实验台，其能够进行有相变和无相变对流换热实验，控制方式简单，数据处理便捷。在教学中，可以根据教学情况要求，更改实验内容和数据处理方式。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种有相变的对流换热实验台，提供一种可以直观的对对流换热过程中的相变过程进行观察和测量的实验教学设备。 

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是一种对流换热实验台，包括一个对流换热实验台的机械部分和数据采集、处理模块，所述的机械部分包括储水箱、水泵、三通、电加热器、换热腔、流量调节阀门、分流旁路和旁路阀门；所述的数据采集、处理模块包括内嵌单片机的控制电路板、调压模块、PT100测温模块、流量计模块、显示器、USB模块、USB数据线、计算机；其特征在于，水泵启动后，所述流量调节阀门用于调节实验流量，所述旁路阀门用于使水泵工作在其设计工况范围内，所述的调压模块用于接收控制电路板的功率信号，并且给电加热器供电，所述控制电路板用于接收流量计模块和PT100测温模块的信号，计算出相应的功率值，控制调压模块，所述PT100测温模块分为电加热器外表面处PT100测温模块和水流测点处PT100测温模块，所述的流量计模块为涡轮转子流量计，用于测量水流量，所述的控制电路板上设有“确认”键、“+”键、“-”键、“取消”键和一个开关，按下所述“确认”键一次，将保持当前数据，再按下所述“确认”键一次， 所述的USB模块会将数据发送给所述的计算机，所述的“取消”键用于一次按下“确认”后对当前数据不满意重新测量；所述的开关，开关闭合时，所述“+”键、“-”键分别用于增加、减小目标温度，所述开关断开时，所述“+”键、“-”键分别用于增加、减小加热功率；所述的数据包含有流量，各测点温度，加热功率。 

与现有技术相比，本实用新型能够通过PT100测温模块、控制电路板和调压模块构成反馈回路，控制电加热器的表面温度在目标温度的±5℃内，在沸腾换热实验中保护电加热器，拓宽可进行实验的范围。 

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。 

图2为本实用新型中换热腔的局部俯视图。 

图3为本实用新型中数据采集、处理模块示意图。 

图中，1为储水箱，2为水泵，3为三通，4为分流旁路，5为旁路阀门，6为流量计模块，7为流量调节阀门，8为水流处PT100测温模块，9为电加热器，10为换热腔，11为电加热器外表面处PT100测温模块，在电加热器上共有3组，每组4个共12个PT100测温模块，11为排水口，12为控制电路板，13为显示器，14为调压器，15为USB模块，16为计算机。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。 

如图1所示，本实施例包括储水箱1，分流旁路4和换热腔10，水泵2将水增压后输送到三通3，分为两路一部分经过分流旁路4返回储水箱，分流旁路4是为了在进行低流量实验时，还能保证水泵2运行在设计工况下，保护水泵2；另一部分水通过流量计模块6和流量调节阀门7进入换热腔10，此时水流处PT100测温模块8会测量进入换热腔10水的温度；水经过换热腔10的过程中冲刷电加热器9，带走电加热器9发出的热量；电加热器9上在圆周方向上均匀布置着4个PT100测温模块，这种分布在轴向上有三组，共12个PT100测温模块组成电加热器外表面PT100测温模块11；所述PT100测温模块11将电加热器9的温度分布发送给控制电路板12，控制电路板12将结合当前的发热功率，水温和电加热器温度分布重新计算给电加热器9施加的功率，控制电加热器9的温度，在沸腾传热阶段保护电加热器不会超温损坏；水充满换热腔10之后漫过隔板经过排水口14流回储水箱1。