用于納米流體定向凝固的實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗裝置，具體為一種用于納米流體定向凝固的實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟及現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，用電結(jié)構(gòu)快速變化，電力需求的區(qū)域性、季節(jié)性、時段性和突發(fā)性造成的電力負荷和峰谷差逐漸增大，電力供需矛盾日益突出。蓄冰是解決用戶側(cè)電力需求與電力供應(yīng)矛盾的有效方法之一。傳統(tǒng)的蓄冰面臨著冰導熱能力小，蓄冰過程熱阻大，蓄能效率低的技術(shù)瓶頸。
[0003]如今，水基納米流體因其具有比水更高的導熱系數(shù)，更小的過冷度，有望成為優(yōu)良的蓄冷介質(zhì)，但納米流體用作儲能材料必須經(jīng)得起循環(huán)加熱和冷卻，即經(jīng)過反復多次凝固和溶解循環(huán)過程后，納米懸浮液的熱物性能保持穩(wěn)定，不會退化失效。目前，納米流體在固液相變過程中的穩(wěn)定性研宄尚未展開，納米流體凝固結(jié)晶完成后的均勻分布還鮮受關(guān)注。因此有必要著手研宄納米流體凝固結(jié)晶生長的控制，使納米顆粒在固相納米懸浮液中保持分散，從而延長其使用壽命。因此需要對納米流體的凝固過程進行深入研宄。采用定向凝固技術(shù)可以對納米流體凝固的過程機理進行研宄。溫度梯度對納米流體凝固后的分散穩(wěn)定性有著很重要的影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種用于納米流體定向凝固的實驗裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制冷效果好，溫控精度高，能為納米流體定向凝固的研宄提供高效快速的實驗數(shù)據(jù)。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用于納米流體定向凝固的實驗裝置，包括恒溫保溫罩，所述恒溫保溫罩內(nèi)部從上至下依次安裝有上冷臺、上導冷體、下導冷體和下冷臺，所述上導冷體固定安裝于所述上冷臺下部，所述下導冷體固定安裝于所述下冷臺上部，所述上導冷體和所述下導冷體之間存在放置待測納米流體樣品的間隙，所述上冷臺頂端安裝有制冷片，所述恒溫保溫罩頂端開設(shè)有進風口，所述進風口出安裝有風扇，所述恒溫保溫罩底端開設(shè)有出風口，所述進風口將安裝在上冷臺頂端的所述制冷片產(chǎn)生的低溫空氣吹入恒溫保溫罩內(nèi)，在罩內(nèi)經(jīng)過換熱后再從所述出風口排出；所述恒溫保溫罩內(nèi)還安裝有測量所述恒溫保溫罩內(nèi)溫度的溫度傳感器，測量溫度結(jié)果通過反饋給罩體的溫控系統(tǒng)或?qū)嶒炄藛T，以便隨時對罩體內(nèi)的溫度進行監(jiān)測和控制；所述恒溫保溫罩前端還開設(shè)有取放待測納米流體樣品的窗口。
[0006]所述恒溫保溫罩內(nèi)部還安裝有垂直設(shè)置的鋼軌，所述上冷臺和所述下冷臺通過連接滑塊滑動安裝于所述鋼軌上，通過上冷臺和下冷臺的上下滑動可實現(xiàn)上、下冷臺之間距離的變化，滿足不同高度尺寸的待測納米流體樣品。
[0007]所述恒溫保溫罩上設(shè)有水冷入口和水冷出口，所述上冷臺和所述下冷臺開設(shè)有水槽，所述水冷入口和水冷出口通過管道連通所述上冷臺和所述下冷臺的水槽，所述水冷入口和水冷出口外接水冷機，使所述上冷臺和所述下冷臺的水槽形成水冷循環(huán)。上、下冷臺采用水冷散熱，使冷臺在制冷過程中產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)，保證冷臺長時間工作的精度和穩(wěn)定，對冷臺起到保護作用；所述上冷臺和所述下冷臺上還安裝有溫度報警器，在故障或冷臺溫度異常時能提醒并報警。
[0008]所述進風口處安裝有風扇。
[0009]所述恒溫保溫罩采用1mm保溫亞克力板拼裝而成。
[0010]所述制冷片采用一級半導體制冷片，其制冷最低溫度可達到_20°C，溫度控制精度可達0.1°C，可以實現(xiàn)不同的溫度梯度下的定向凝固。
[0011]所述上導冷體和所述下導冷體采用鋁制導冷體，其可以增強導冷效果，同時減少恒溫保溫罩內(nèi)的溫度波動，改善恒溫罩內(nèi)部溫度分布的復雜結(jié)構(gòu)，使恒溫罩內(nèi)部溫度均勻恒定。
[0012]所述溫度傳感器安裝于所述恒溫保溫罩內(nèi)部中心位置，所述溫度傳感器為銅-康銅熱電偶。
[0013]本實用新型還提供一種研宄納米流體定向凝固的方法，該方法是基于本【實用新型內(nèi)容】提供的用于納米流體定向凝固的實驗裝置進行實驗實現(xiàn)的，具體操作步驟為:
[0014]步驟一:將所述恒溫保溫罩啟動，所述制冷片的溫度設(shè)定高于或者等于待測納米流體的液相線溫度，取定溫度梯度(此處溫度梯度可以作為研宄變量，跟步驟4中溫度梯度相同，具體數(shù)值可按研宄需要選取)，打開所述風扇的開關(guān)，將所述溫度傳感器接入測試儀器，等待所述恒溫保溫罩內(nèi)的溫度降低到設(shè)定值并維持穩(wěn)定。
[0015]步驟二:將所述上冷臺和所述下冷臺啟動所述下冷臺設(shè)定溫度為待測納米流體的相變溫度，所述上冷臺設(shè)定溫度為所述恒溫保溫罩內(nèi)的溫度值，啟動水冷機，對上下冷臺進行冷卻使其溫定(保持溫度)工作，通過傳感器測量導冷體表面溫度，等待上、下冷臺及導冷體的溫度達到預設(shè)值并維持恒定；其中，所述上冷臺和所述下冷臺采用半導體制冷，配合PID溫控技術(shù)，可實現(xiàn)對溫度的精確控制，控制精度達0.1°C。所述傳感器有兩個，分別位于所述上冷臺和所述下冷臺的內(nèi)部，是整個PID控制系統(tǒng)的反饋器。所述傳感器為溫度傳感器。
[0016]步驟三:通過所述窗口將待測納米流體樣品置于所述下導冷體上，固定后移動所述上冷臺和所述下冷臺，使待測納米流體樣品的上端與所述上導冷體緊密接觸，鎖緊所述上冷臺和所述下冷臺的位置，等待待測納米流體樣品的溫度達到所述恒溫保溫罩內(nèi)的溫度并穩(wěn)定。
[0017]步驟四:選取上述溫度梯度，將所述下冷臺溫度設(shè)定為等于或者低于待測納米流體的液相線溫度，待所述下冷臺溫度降低到預設(shè)值，納米流體樣品即開始由下至上進行定向凝固，記錄所述預設(shè)值溫度及其納米流體樣品定向凝固；記錄數(shù)據(jù)為所述上冷臺和所述下冷臺溫度和恒溫罩內(nèi)環(huán)境溫度，用于研宄不同溫度梯度對納米流體凝固過程穩(wěn)定性的影響，可以用掃描電鏡表征穩(wěn)定性。
[0018]步驟五:對同一納米流體樣品多次依次重復上述步驟一至步驟四，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，分析納米流體凝固的過程機理、納米懸浮液的熱物性能的穩(wěn)定性和納米流體凝固后的分散穩(wěn)定性。需選取不同溫度梯度，用于研宄不同溫度梯度的影響，可以用掃描電鏡表征穩(wěn)定性。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供的用于納米流體定向凝固的實驗裝置解決了現(xiàn)有定向凝固裝置無法對低溫相變材料進行凝固的問題，實現(xiàn)了納米流體在低溫度梯度下的定向凝固；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制冷效果好，溫控精度高，溫度梯度可調(diào)，可用于研宄不同溫度梯度對納米流體凝固過程的影響。本實用新型還提供了一種研宄納米流體定向凝固的方法，該方法是基于本實用新型提供的用于納米流體定向凝固的實驗裝置實現(xiàn)的，該方法為納米流體的凝固過程及其穩(wěn)定性研宄提供了有力的研宄數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一種用于納米流體定向凝固的實驗裝置的平面剖切結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型一種用于納米流體定向凝固的實驗裝置作進一步的說明。
[0022]一種用于納米流體定向凝固的實驗裝置，如圖1所示，包括恒溫保溫罩1，恒溫保溫罩I內(nèi)部從上至下依次安裝有上冷臺2、上導冷體3、下導冷體4和下冷臺5，上導冷體3固定安裝(焊接)于上冷臺2下部，下導冷體4固定安裝(焊接)于下冷臺5上部，所述上導冷體3和下導冷體4之間存在放置待測納米流體樣品9的間隙，所述上冷臺2頂端安裝有制冷片21，恒溫保溫罩I頂端開設(shè)有進風口 11，進風口 11處安裝有風扇12，恒溫