一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，包括：一實驗平臺；一放置在所述實驗平臺上的滴水盤；一設(shè)置在所述滴水盤底部的加熱器；至少一設(shè)置在所述滴水盤內(nèi)的用于監(jiān)測所述滴水盤的溫度的溫度傳感器；一位于所述滴水盤正上方的滴管；一設(shè)置在所述實驗平臺上且與所述滴管連接的用于調(diào)節(jié)所述滴管的液滴下落高度的滴管升降機構(gòu)；以及一上位機，所述上位機分別與所述加熱器、每一溫度傳感器以及滴管升降機構(gòu)連接。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的實驗裝置操作簡單、提高實驗效率、保證實驗過程安全可靠。
【專利說明】
一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及相變傳熱實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)液滴滴到炙熱的固體表面時，會在液滴底部形成一層氣膜，將液滴與炙熱固體表面隔開，液滴不會潤濕炙熱的表面，而是在固體表面上跳動，這個現(xiàn)象就是萊頓弗羅斯特現(xiàn)象，由萊頓弗羅斯特在1756年發(fā)現(xiàn)。
[0003]目前傳熱學(xué)課程中相變換熱是非常重要的教學(xué)內(nèi)容，但一直沒有很好的實驗臺來進(jìn)行觀察和測量，在某些研究機構(gòu)的科研實驗臺上，可進(jìn)行小范圍局部測試，但實驗主要目的是進(jìn)行測量參數(shù)，不是用于觀察現(xiàn)象。為此，
【申請人】進(jìn)行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問題的辦法，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:提供一種操作簡單、提高實驗效率、保證實驗過程安全可靠的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，包括:
[0007]一實驗平臺；
[0008]—放置在所述實驗平臺上的滴水盤；
[0009]—設(shè)置在所述滴水盤底部的加熱器；
[0010]至少一設(shè)置在所述滴水盤內(nèi)的用于監(jiān)測所述滴水盤的溫度的溫度傳感器；
[0011]—位于所述滴水盤正上方的滴管；
[0012]—設(shè)置在所述實驗平臺上且與所述滴管連接的用于調(diào)節(jié)所述滴管的液滴下落高度的滴管升降機構(gòu)；以及
[0013]—上位機，所述上位機分別與所述加熱器、每一溫度傳感器以及滴管升降機構(gòu)連接。
[0014]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述滴管升降機構(gòu)包括一升降支架座、一升降滑桿、一直線電機、一升降橫桿以及一升降豎桿，所述升降支架座設(shè)置在所述實驗平臺上，所述升降滑桿豎直安裝在所述升降支架座上，所述直線電機滑動套裝在所述升降滑桿上且與所述上位機連接，所述升降橫桿的一端固接在所述直線電機上，其另一端水平向外延伸，所述升降豎桿的上端與所述升降橫桿水平向外延伸的一端連接，其下端豎直向下延伸且位于所述滴水盤的正上方并與所述滴管形成連接。
[0015]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，在所述升降豎桿的下端可轉(zhuǎn)動地連接有一與所述滴水盤平行的角度調(diào)節(jié)盤，所述角度調(diào)節(jié)盤上開設(shè)有至少一用于放置所述滴管的滴管放置孔，所述滴管放置在所述滴管放置孔內(nèi)。
[0016]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述溫度傳感器為多個，并沿周向間隔布置在所述滴水盤內(nèi)，用于監(jiān)測所述滴水盤各部分的溫度。
[0017]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述上位機具有一液晶觸摸顯示屏，所述液晶觸摸顯示屏上設(shè)置有一設(shè)定溫度上限輸入框和一加熱允許按鈕，實驗人員通過設(shè)定溫度上限輸入框輸入設(shè)定溫度上限后按下加熱允許按鈕，所述上位機一方面控制所述加熱器對滴水盤進(jìn)行加熱，另一方面收集每一溫度傳感器的溫度信號并顯示在所述液晶觸摸顯示屏上。
[0018]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述滴水盤上可拆卸地安裝有不同的鋸齒形金屬板。
[0019]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述實驗平臺的底部四個角分別設(shè)置有一高度調(diào)節(jié)地腳。
[0020]由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的實驗裝置操作簡單、提高實驗效率、保證實驗過程安全可靠。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的鋸齒形金屬板的一種實施例的剖面圖。
[0024]圖3是本發(fā)明的鋸齒形金屬板的另一種實施例的剖面圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]參見圖1，圖中給出的是一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，包括實驗平臺(圖中未示出)、滴水盤100、加熱器200、若干溫度傳感器300、滴管400、滴管升降機構(gòu)500、角度調(diào)節(jié)盤600以及上位機700。
[0027]實驗平臺的底部四個角分別設(shè)置有一高度調(diào)節(jié)地腳，通過調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)地腳使得實驗平臺水平，保證實驗數(shù)據(jù)的精確性。
[0028]滴水盤100通過支撐腳110放置在實驗平臺上。加熱器200設(shè)置在滴水盤100的底部。若干溫度傳感器沿周向間隔設(shè)置在滴水盤100內(nèi)，用于監(jiān)測滴水盤100各部分的溫度。
[0029]滴管升降機構(gòu)500設(shè)置在實驗平臺上，滴管升降機構(gòu)500包括一升降支架座510、一升降滑桿520、一直線電機530、一升降橫桿540以及一升降豎桿550，升降支架座510設(shè)置在實驗平臺上，升降滑桿520豎直安裝在升降支架座510上，直線電機530滑動套裝在升降滑桿520上，升降橫桿540的一端541固接在直線電機530上，其另一端542水平向外延伸，升降豎桿550的上端551與升降橫桿540水平向外延伸的一端542連接，其下端552豎直向下延伸且位于滴水盤100的正上方。
[0030]角度調(diào)節(jié)盤600可轉(zhuǎn)動地連接在升降豎桿550的下端552上，并且與滴水盤100相互平行，角度調(diào)節(jié)盤600上開設(shè)有至少一用于放置滴管400的滴管放置孔610，滴管400吸取實驗工質(zhì)后放置在角度調(diào)節(jié)盤600的滴管放置孔610內(nèi)。
[0031]上位機700分別與加熱器200、每一溫度傳感器300以及滴管升降機構(gòu)500的直線電機530連接，其控制加熱器200的加熱功率，收集溫度傳感器300的溫度信號，以及調(diào)節(jié)滴管400的液滴下落高度。上位機700具有一液晶觸摸顯示屏710，液晶觸摸顯示屏710上設(shè)置有一設(shè)定溫度上限輸入框和一加熱允許按鈕，實驗人員通過設(shè)定溫度上限輸入框輸入設(shè)定溫度上限后按下加熱允許按鈕，上位機700—方面控制加熱器200對滴水盤100進(jìn)行加熱，另一方面收集每一溫度傳感器300的溫度信號并顯示在液晶觸摸顯示屏710上，便于實驗人員查看滴水盤各部分的溫度。
[0032]此外，在滴水盤100上可拆卸地安裝有不同的鋸齒形金屬板，如圖2和圖3所示，通過更換不同的鋸齒形金屬板，實驗觀察不同齒形對液滴運動速度的影響。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，包括: 一實驗平臺； 一放置在所述實驗平臺上的滴水盤； 一設(shè)置在所述滴水盤底部的加熱器； 至少一設(shè)置在所述滴水盤內(nèi)的用于監(jiān)測所述滴水盤的溫度的溫度傳感器； 一位于所述滴水盤正上方的滴管； 一設(shè)置在所述實驗平臺上且與所述滴管連接的用于調(diào)節(jié)所述滴管的液滴下落高度的滴管升降機構(gòu)；以及 一上位機，所述上位機分別與所述加熱器、每一溫度傳感器以及滴管升降機構(gòu)連接。2.如權(quán)利要求1所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，所述滴管升降機構(gòu)包括一升降支架座、一升降滑桿、一直線電機、一升降橫桿以及一升降豎桿，所述升降支架座設(shè)置在所述實驗平臺上，所述升降滑桿豎直安裝在所述升降支架座上，所述直線電機滑動套裝在所述升降滑桿上且與所述上位機連接，所述升降橫桿的一端固接在所述直線電機上，其另一端水平向外延伸，所述升降豎桿的上端與所述升降橫桿水平向外延伸的一端連接，其下端豎直向下延伸且位于所述滴水盤的正上方并與所述滴管形成連接。3.如權(quán)利要求2所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，在所述升降豎桿的下端可轉(zhuǎn)動地連接有一與所述滴水盤平行的角度調(diào)節(jié)盤，所述角度調(diào)節(jié)盤上開設(shè)有至少一用于放置所述滴管的滴管放置孔，所述滴管放置在所述滴管放置孔內(nèi)。4.如權(quán)利要求3所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，所述溫度傳感器為多個，并沿周向間隔布置在所述滴水盤內(nèi)，用于監(jiān)測所述滴水盤各部分的溫度。5.如權(quán)利要求4所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，所述上位機具有一液晶觸摸顯示屏，所述液晶觸摸顯示屏上設(shè)置有一設(shè)定溫度上限輸入框和一加熱允許按鈕，實驗人員通過設(shè)定溫度上限輸入框輸入設(shè)定溫度上限后按下加熱允許按鈕，所述上位機一方面控制所述加熱器對滴水盤進(jìn)行加熱，另一方面收集每一溫度傳感器的溫度信號并顯示在所述液晶觸摸顯示屏上。6.如權(quán)利要求1所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，所述滴水盤上可拆卸地安裝有不同的鋸齒形金屬板。7.如權(quán)利要求1所述的用于觀察萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的相變傳熱實驗裝置，其特征在于，所述實驗平臺的底部四個角分別設(shè)置有一高度調(diào)節(jié)地腳。
【文檔編號】G01N25/20GK106093111SQ201610405555
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】李輝, 史琳, 段遠(yuǎn)源, 姜培學(xué), 劉志穎, 王東澤
【申請人】清華大學(xué)