[实用新型]热对流实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及湍流领域，特别涉及一种热对流实验装置。

背景技术

自由运动换热是现在科学研究的热门之一，自由运动换热是指参与换热的流体由于各部分温度不均匀而形成密度差，从而在重力场或者其他力场中产生浮升力，在所述浮升力引发的运动所产生的换热过程。

自由运动换热现象广泛存在于工业各个领域，例如，热力管道、热力设备、锅炉炉体等与周围的环境之间的换热都是自由运动换热，自由运动换热的强度取决于流体沿固体换热表面的流动状态及其发展情况，而这些又与流体流动的空间和换热表面的形状、尺寸、表面与流体之间的温差、流体的种类与物性参数等许多因素有关，是一个受众多因素影响的复杂过程。

但是，现在对自由运动换热的研究仍然处于探索阶段，亟需更好的装置对自由运动换热进行深入的研究。

发明内容

本实用新型解决的问题是提供一种更佳的研究自由运动换热的热对流实验装置。

本实用新型提供一种热对流实验装置，包括：壳体，所述壳体限定有空腔，所述空腔用于装载流体；顶板和底板，所述顶板与所述壳体的顶部可拆卸地紧固连接，所述底板与所述壳体的底部可拆卸地紧固连接；其中，所述顶板包括第一温度控制器，所述底板包括第二温度控制器，其中，所述第一温度控制器可控地设置为第一温度，所述第二温度控制器可控地设置为第二温度且第一温度、第二温度和流体温度彼此不同，使得所述流体形成对流；设置在顶板内的第一温度传感器，所述第一温度传感器监控第一温度；设置在底板内的第二温度传感器，所述第二温度传感器监控第二温度；设置在空腔内的第三温度传感器，所述第三温度传感器监控流体的温度；温度调节器，所述温度调节器接收第一温度和第二温度，并根据第一温度、第二温度和流体的温度，调节第一温度和第二温度。

可选的，所述顶板朝向腔体的表面为粗糙表面。

可选的，所述顶板朝向腔体的表面具有若干金字塔状凸起。

可选的，所述金字塔状凸起的底面为正方形，侧面为等边三角形。

可选的，所述底板朝向腔体的表面为粗糙表面。

可选的，所述底板朝向腔体的表面具有若干金字塔状凸起。

可选的，所述金字塔状凸起的底面为正方形，侧面为等边三角形。

可选的，所述第一温度控制器为双螺旋水冷器或加热器。

可选的，所述第二温度控制器为双螺旋水冷器或加热器。

可选的，所述第一温度控制器线性可控地设置第一温度且所述第二温度控制器抛物线可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器脉冲可控地设置第一温度且所述第二温度控制器抛物线可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器脉冲可控地设置第一温度且所述第二温度控制器线性可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器阶梯可控地设置第一温度且所述第二温度控制器阶梯可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器阶梯可控地设置第一温度且所述第二温度控制器线性可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器阶梯可控地设置第一温度且所述第二温度控制器抛物线可控地设置第二温度；或所述第一温度控制器阶梯可控地设置第一温度且所述第二温度控制器抛物线可控地设置第二温度。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下优点：本实施例的热对流实验装置能够迅速地且可控地形成较高的瑞利数(大于等于10¹⁴)且对其有效实时监控。

附图说明

图1为一实施例的热对流实验装置示意图；

图2为一实施例的顶板的示意图；

图3为一实施例的顶部的分解示意图；

图4为一实施例的底板的示意图。

图5和图6为一实施例的热对流实验装置放置于湍流实验平台的示意图。

具体实施方式

自由运动换热涉及很多领域，例如，大自然的大气对流和地幔对流、生活中电脑CPU散热、核电站的冷却塔冷却等。对自由运动换热的研究是现在的一个热点。但是，现在尚无一种能够迅速地且可控地形成迅速地且可控地形成较高的瑞利数(大于等于10¹⁴)且对其有效实时监控的实验模拟装置。

为了便于理解本申请，对湍流流动的进行如下定义：

湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合，形成湍流，又称为乱流、扰流或紊流。