【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核工程，具体涉及一种微纳结构改性表面可视化试验装置及安装方法和应用。
技术介绍
1、微纳结构改性表面通常采用飞秒激光振镜加工系统制备，飞秒激光技术作为一种冷加工的激光技术，基于特定的能量和扫描方式，可以形成有序可控的带有微纳结构的改性表面。
2、矩形通道作为反应堆燃料组件内的冷却剂工质典型换热通道，是两相流动与传热特性基础研究的重点对象，为直接获得冷却工质的汽泡核化、脱离等沸腾特性，以及两相流体在矩形通道内的流动形态，设计一种合理的契合研究目标的可视化实验本体具有重要意义。
3、由于多种加工制造技术的兴起，在可视化实验本体的加热表面进行微观/钠观尺度的形貌特征加工，以获得热工性能更好的改性表面已成为可能。基于微纳结构改性表面的汽-液两相传热可视化实验研究需要针对不同类型表面开展可视化实验，但目前的试验装置无法实现上述目的，存在较大的功能性缺陷。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的问题，本专利技术目的在于提供一种微纳结构改性表面可视化试验装置及安装方法和应用，该可视化试验装置具备加热板可替换、两相流体流动稳定、绝缘密封性能好等特点，适用于基于具备不同微观形貌特征的改性表面上开展的两相可视化实验，为分析改性表面微观结构与两相沸腾传热现象、汽液相态分布提供数据支撑。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种微纳结构改性表面可视化试验装置，包括本体壳体，所述本体壳体上设置有凹槽，所述凹槽底部安装有
4、进一步的，所述加热组件包括加热板，所述加热板为阶梯式结构，四周由陶瓷侧板包裹；所述陶瓷侧板围成的矩形框底部连接有陶瓷底板，所述加热板位于所述陶瓷底板上；所述陶瓷底板上设置有便于测温组件与加热板接触的孔洞；所述加热板底部连接有加热棒，所述加热棒穿过所述本体壳体底部，所述本体壳体底部设置有加热棒保护管。
5、其中，加热板设计为阶梯式结构，四周由陶瓷侧板包裹，提供了绝缘的作用；由陶瓷底板和陶瓷侧板形成的槽体结构，可以保证加热板底部与本体壳体的绝缘，此外，在陶瓷底板上设置孔洞，便于热电偶与加热板接触测量壁温，陶瓷侧板主要用于使加热板的侧面与本体壳体绝缘。
6、其中，透明耐压玻璃的面积要大于加热板的面积，以便于加热板的拆装。
7、其中，加热棒包括铜棒，且加热板的材料的电阻率要高于铜棒的电阻率，使得电流发热主要贡献于加热板表面液体的沸腾。
8、加热板的加热主要通过焊接在加热板上的铜棒来实现。
9、进一步的，所述加热板两端设置有补偿板，所述加热棒与所述加热板两端的补偿板焊接。
10、进一步的，所述加热棒上设置有用于将电源的软铜线固定在加热棒上的通孔。
11、通过在加热棒上设置通孔，可将电源的软铜线固定在加热棒上，电源的电流会经过加热棒，流经加热板。
12、进一步的，所述本体壳体底部设置有泄压孔，所述泄压孔处安装有引压管，所述引压管端部连接有引压接头。
13、进一步的，所述测温组件包括设置在所述本体壳体底部的热电偶套管，所述热电偶套管内安装与所述加热板接触的热电偶。
14、进一步的，所述转接结构包括连接在本体壳体上的转接座，所述转接座上连接有转接头，所述转接座和所述转接头上设置有相互接通的通道，且该通道与所述矩形流道连通。
15、进一步的，所述压紧结构包括压紧壳体，所述压紧壳体中心设置有通槽，所述压紧壳体与所述本体壳体之间通过紧固螺栓固定。
16、该压紧结构中，即便透明耐压玻璃与本体壳体之间有缝隙，压紧壳体与耐压玻璃之间应用垫片，也可以保障压力不从组装后的本体顶部泄露。
17、第二方面，本申请提供一种上述微纳结构改变表面可视化实验装置的安装方法，包括以下步骤：
18、步骤1：将陶瓷放置在本体壳体的凹槽底部，然后使加热棒穿过陶瓷底板安装在加热棒保护管内，此时加热板位于陶瓷底板上。
19、步骤2：向本体壳体的凹槽内放入耐压玻璃，通过压紧壳体将玻璃的四周压紧，压紧壳体的阶梯段与陶瓷侧板向贴合，使得压紧耐压玻璃的压紧力同时作用于陶瓷侧板；在该力作用下，使得加热板、陶瓷侧板、耐压玻璃共同构成了流道边界；通过压紧螺帽将加热棒底部的压力边界封好后即可使用。
20、第三方便面，本申请提供一种上述微纳结构改性表面可视化实验装置的应用，包括用于检测冷却工质的沸腾特性或两相流体在矩形通道内的流动形态。
21、其中，沸腾特性包括气泡核化、脱离等。
22、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23、(1)本申请中的微纳结构改性表面可视化试验装置采用直流电流进行加热，在加热表面释放热量促使液体沸腾，利用热电偶在加热板底部进行温度测量，监测加热板的温度变化情况，陶瓷的结构可以为加热板提供定位、绝缘和防护的作用；
24、(2)本申请中的微纳结构改性表面可视化试验装置可以实现加热板的自由替换，基于具备不同微观形貌特征的改性表面，开展两相流动与换热可视化实验，为分析改性表面微观结构与两相沸腾传热现象、汽液相态分布提供数据支撑。
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1.一种微纳结构改性表面可视化试验装置，其特征在于，包括本体壳体(05)，所述本体壳体(05)上设置有凹槽(08)，所述凹槽(08)底部安装有加热组件，所述本体壳体(05)底部连接有与所述加热组件接触的测温组件；所述加热组件上方安装有透明耐压玻璃(07)，所述透明耐压玻璃(07)与所述加热组件之间设置有矩形流道(13)，所述矩形流道(13)的两端分别设置有进口和出口的转接结构；所述本体壳体(05)顶部设置有压紧结构。
2.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热组件包括加热板(16)，所述加热板(16)为阶梯式结构，四周由陶瓷侧板包裹；所述陶瓷侧板围成的矩形框底部连接有陶瓷底板(15)，所述加热板(16)位于所述陶瓷底板(15)上；所述陶瓷底板(15)上设置有便于测温组件与加热板(16)接触的孔洞(18)；所述加热板(16)底部连接有加热棒(01)，所述加热棒(01)穿过所述本体壳体(05)底部，所述本体壳体(05)底部设置有加热棒保护管。
3.根据权利要求2所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热
4.根据权利要求2所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热棒(01)上设置有用于将电源的软铜线固定在加热棒(01)上的通孔(02)。
5.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述本体壳体(05)底部设置有泄压孔(09)，所述泄压孔(09)处安装有引压管(10)，所述引压管(10)端部连接有引压接头(11)。
6.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述测温组件包括设置在所述本体壳体(05)底部的热电偶套管，所述热电偶套管内安装与所述加热板(16)接触的热电偶(12)。
7.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述转接结构包括连接在本体壳体(05)上的转接座(04)，所述转接座(04)上连接有转接头(03)，所述转接座(04)和所述转接头(03)上设置有相互接通的通道，且该通道与所述矩形流道(13)连通。
8.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述压紧结构包括压紧壳体(06)，所述压紧壳体(06)中心设置有通槽(17)，所述压紧壳体(06)与所述本体壳体(05)之间通过紧固螺栓(14)固定。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的微纳结构改变表面可视化实验装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种权利要求1～8任意一项所述的微纳结构改性表面可视化实验装置的应用，其特征在于，包括用于检测冷却工质的沸腾特性或两相流体在矩形通道内的流动形态。
...【技术特征摘要】
1.一种微纳结构改性表面可视化试验装置，其特征在于，包括本体壳体(05)，所述本体壳体(05)上设置有凹槽(08)，所述凹槽(08)底部安装有加热组件，所述本体壳体(05)底部连接有与所述加热组件接触的测温组件；所述加热组件上方安装有透明耐压玻璃(07)，所述透明耐压玻璃(07)与所述加热组件之间设置有矩形流道(13)，所述矩形流道(13)的两端分别设置有进口和出口的转接结构；所述本体壳体(05)顶部设置有压紧结构。
2.根据权利要求1所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热组件包括加热板(16)，所述加热板(16)为阶梯式结构，四周由陶瓷侧板包裹；所述陶瓷侧板围成的矩形框底部连接有陶瓷底板(15)，所述加热板(16)位于所述陶瓷底板(15)上；所述陶瓷底板(15)上设置有便于测温组件与加热板(16)接触的孔洞(18)；所述加热板(16)底部连接有加热棒(01)，所述加热棒(01)穿过所述本体壳体(05)底部，所述本体壳体(05)底部设置有加热棒保护管。
3.根据权利要求2所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热板(16)两端设置有补偿板，所述加热棒(01)与所述加热板(16)两端的补偿板焊接。
4.根据权利要求2所述的一种微纳结构改性表面可视化实验装置，其特征在于，所述加热棒(01)上设置有用于将电源的软铜线固定在加热棒(01)上的通孔(0...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹铭泽，张君毅，闫晓，周磊，唐吴宇，刘亮，徐建军，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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