[发明专利]可视化低温流体静止蒸发试验系统

说明书

一种可视化低温流体静止蒸发试验系统，包括：密封设置于外罩内的实验腔室和换热器以及位于外罩外部的质量流量计，实验腔室内设有多个温度计，其底部通过波纹管与换热器相连，其顶部与质量流量计和换热器依次连接以排出蒸发的低温流体；本发明能够在满足可视化和精细化要求下，完整且准确地测试低温流体静态蒸发过程的测试系统。

技术领域

本发明涉及的是一种低温流体相变领域的技术，具体是一种可视化低温流体静止蒸发试验系统。

背景技术

现有装置较难测量静止蒸发的低温流体界面附近的热物理参数，故尚不存在能够对低温流体静态蒸发过程进行精细化测量和可视化观测的试验方案，这极大地阻碍了低温流体相关理论的发展和相关技术的优化。

发明内容

本发明针对现有技术无法对低温流体气液界面的位置精确控制和调整、无法对相界面附近极薄区域内的温度进行高响应速率的测量的缺陷，提出一种可视化低温流体静止蒸发试验系统，能够在满足可视化和精细化要求下，完整且准确地测试低温流体静态蒸发过程的测试系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：密封设置于外罩内的实验腔室和换热器以及位于外罩外部的质量流量计，其中：实验腔室内设有多个温度计，其底部通过波纹管与换热器相连，其顶部与质量流量计和换热器依次连接以排出蒸发的低温流体。

所述的换热器将全部来自进气管的低温流体蒸气液化并形成低温流体液滴，低温流体液滴在重力作用下由换热器底部的出口流出，并经由连接用波纹管返回实验腔室。

所述的排出蒸发的低温流体流经排气管、质量流量计、进气管、换热器和波纹管后返回实验腔室，低温流体在系统中的循环确保观测的低温流体气液界面保持位置稳定，使得测量的温度场更加准确。

所述的实验腔室的外部设有与换热器相连的恒温冷屏，用于形成测试系统的热边界实现温度的连续变化，该恒温冷屏与换热器之间通过导热铜带搭接；利用换热器和恒温器中低温流体为恒温冷屏提供冷量。

所述的恒温冷屏上设有电加热膜，通过通电加热向恒温冷屏提供热量。

所述的换热器上设有恒温器，该恒温器在测试时内置低温流体。

所述的多个温度计包括：设置于实验腔室内不同高度的三个温度计，第一温度计设置在实验腔室顶部，用于检测实验腔室内低温气体的温度；第二温度计设置在实验腔室中部，用于检测实验腔室内低温气液界面的温度；第三温度计设置在实验腔室底部，用于检测实验腔室内低温液体的温度。

所述的第一温度计、第二温度计、第三温度计测量探头直径小于50微米，通过线径50微米的E型热电偶来尽量减少测量对当地温度和速度的干扰。

所述的密封设置，通过设置于外罩顶部的端盖法兰和设置于外罩上的抽真空口实现。

所述的外罩上设有透明视窗，其中：第一视窗设置在密闭腔室壁面靠近实验腔室处，第二视窗设置在第一视窗对侧。第一视窗的外侧与密闭腔室外罩平齐。恒温冷屏在沿第一视窗和第二视窗形成的光路上开有孔洞。孔洞形状为实验腔室沿光路方向在恒温冷屏上的投影；第一视窗外设有高倍远心镜头，在第二视窗外设有面光源。

技术效果

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

1、无任何机械运动部件，实现实验腔室内蒸发界面的位置精确调控并保持稳定，能够实现稳定蒸发的低温流体界面附近亚毫米薄层内的温度和压力测量。

2、利用高倍远心镜头和面光源实现可视化观测，能够满足获得静止低温流体蒸发时界面附近的位置信息的需求。

3、使用恒温冷屏有效避免环境对实验腔室的辐射漏热。利用恒温冷屏可调节温度的特性，能够满足不同环境温度下低温流体蒸发特性的实验需求。