专利名称：基于v型结构的自推进装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种基于莱顿弗罗斯特(Leidenfrost)现象的自推进装置， 尤其涉及的是一种基于V型结构的自推进装置。
背景技术：
Leidenfrost现象是一个经典的热学现象，即高温表面与液滴之间产生一层过热的蒸汽膜将液滴托起，同时起到热绝缘的作用，以致沸液与壁面之间要依靠气体膜两侧温度差传热。高温表面的温度要超过相应液体的“Leidenfrost温度”(LT)时才能发生这种膜沸腾传热。此时发生了所谓“Leidenfrost现象”，在酒精液滴与热金属板之间形成了一层2mm至3mm的蒸汽层将液滴完全悬浮于金属板之上。2006年美国俄勒R州立大学的研究者们称把通常Leidenfrost现象中所用的平面金属板换成锯齿形表面的金属板后，发现水滴在这种金属板上不再向各个方向跳来跳去，而是基本选择一个方向跳动。但是如何定量的观测水滴在金属板上的运动，目前尚无完善的装置。
实用新型内容实用新型目的本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于V 型结构的自推进装置，能够在室温下稳定的产生自推进效应，并且可以对这种液体自推进效应进行定量的研究。技术方案本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括底板、隔热底座、传热台、加热器和V型槽；其中隔热底座设置于底板上，传热台位于隔热底座上，加热器设置于传热台内，V型槽设置于传热台上。所述V型槽是横截面为V型的金属槽，V型夹角为30° 150°。所述V型槽为铜制成，V型槽上设有镀铬涂层，可以防止其他溶液与铜表面反应而损害V型槽。所述V型槽的内壁沿径向设有平行的凸起，凸起能够使得槽内的液体运动方向一致。为了使得自推进效果较好，所述凸起的横截面为直角三角形。所述直角三角形与V型槽的内壁垂直的直角边为0. 2 0. 3mm，另一直角边为 1. 0 1. 5mm。所述底板上设有高低调节装置，可以保持装置的水平或使V型槽的运动轨道保持一定的角度。所述加热器上设有热偶温度计，可以让装置保持温度稳定。有益效果本实用新型相比现有技术具有以下优点本实用新型通过较大功率加热器可在室温条件下短时间内达到试验温度，从而使液体可获得稳定的自推进现象；装置接触面进行了镀铬处理避免了其他溶液与铜表面反应而损害表面；V型结构相较于传统平面结构而言有效提高了液滴自推进过程中的稳定性、降低了液滴的转变温度同时在自推进现象中的稳定运行速度大幅提升。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是凸起的局部示意图；图3是蒸汽在凸起上的运动示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括底板1、隔热底座2、传热台3、加热器4和V型槽5 ；其中隔热底座2设置在底板1上，传热台3位于隔热底座2上，加热器4设置于传热台3内， V型槽5设置于传热台3上，加热器4上设有热偶温度计，可以让装置保持温度稳定，底板1 上设有高低调节装置6，可以保持装置的水平或使V型槽5的运动轨道保持一定的角度。V型槽5是横截面为V型的金属槽，V型槽5由两个厚度为5mm，长度29. 6cm,宽度3. Ocm的铜板拼接成V型，两个铜板的夹角为90°，铜板的厚度足可以保证高温下不易变形。V型槽5为铜制成，V型槽5上设有镀铬涂层，可以防止其他溶液与铜表面反应而损害V型槽5。如图2所示，V型槽5的内壁沿径向设有平行的凸起7，凸起7结构能够使得槽内的液体运动方向一致，凸起7的横截面为直角三角形。直角三角形与V型槽5的内壁垂直的直角边d为0.3mm，另一直角边s为1.5mm。V型槽5的内壁的表面由平面变为横截面为直角三角形的凸起7后，如图3所示， 在蒸汽层与接触的金属面之间形成了一个带沟道的三角形结构。这个三角形的非平衡结构在自推进中起到了决定性作用，由于每个凸起7两侧角度不等，导致蒸汽层中的蒸汽在逸出时，凸起7左侧蒸汽主要沿左侧沟道逸出，泄流方向在垂直于纸面的方向，而右侧蒸汽主要沿凸起7的坡面运动，最终汇入其前方凸起7的沟道逸出，因而凸起7的尖端A点的气压 Pa大于沟道内的气压IV产生了向右侧的牵引力，于是液滴发生向右的推进运动。在实验中发现，具有如此平行凸起7分布的金属平板虽然可以使液滴向某一方向运动，但由于实际操作中在泄流方向上两侧的泄流蒸汽并不相等，所以实验结果往往是液滴沿着一个大体的方向做曲线推进，运动缺少稳定性。为了消除泄流气体对液滴的不利影响，有必要对单纯的平板型结构进行改进。将两块打有平行凸起7的金属板以一定夹角相互拼接形成一个V字型的大金属槽。这样的设计可以使在V型槽5两侧的泄流蒸汽沿V型槽5的内壁向上的部分顺利泄流，而沿V型槽5的内壁向下的部分在V型槽5底汇聚，增加对液滴的托举作用，减小液滴与V型槽5之间的阻力。如果V型槽5足够长(例如5m)，随着液滴的蒸发，液滴的大小会在运动过程中不断减小，在液滴自身重力的作用下液滴始终可以与V型槽5壁保持最佳的接触。[0026] 使用时先将水平仪放置在传热台3的上部，通过调节高低调节装置6使传热台3 上部水平或略倾斜；加热器4开始加热；约15分钟达到预设温度，200摄氏度以上，用滴管滴液滴(酒精或者蒸馏水)于V型槽5内。在本装置的上方30 40cm处设置高速摄像机或照相机对V型槽5内的液滴运行状态进行记录及测量。
权利要求1.一种基于V型结构的自推进装置，其特征在于，包括底板(1)、隔热底座O)、传热台(3)、加热器⑷和V型槽(5)；其中隔热底座(2)设置于底板⑴上，传热台(3)位于隔热底座⑵上，加热器⑷设置于传热台⑶内，V型槽(5)设置于传热台(3)上。
2.根据权利要求1所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述V型槽(5)是横截面为V型的金属槽，V型夹角为30° 150°。
3.根据权利要求1所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述V型槽(5)为铜制成，V型槽( 上设有镀铬涂层。
4.根据权利要求1所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述V型槽(5)的内壁沿径向设有平行的凸起(7)。
5.根据权利要求4所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述凸起(7)的横截面为直角三角形。
6.根据权利要求5所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述直角三角形与V型槽(5)的内壁垂直的直角边为0.2 0.3mm，另一直角边为1. 0 1. 5mm。
7.根据权利要求1所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述底板(1)上设有高低调节装置(6)。
8.根据权利要求1所述的基于V型结构的自推进装置，其特征在于所述加热器(4)上设有热偶温度计。
专利摘要本实用新型公开了一种基于V型结构的自推进装置，该装置包括底板、隔热底座、传热台、加热器和V型槽；其中隔热底座设置于底板上，传热台位于隔热底座上，加热器设置于传热台内，V型槽设置于传热台上。本实用新型通过较大功率加热器可在室温条件下短时间内达到试验温度，从而使液体可获得稳定的自推进现象；装置接触面进行了镀铬处理避免了其他溶液与铜表面反应而损害表面；V型结构相较于传统平面结构而言有效提高了液滴自推进过程中的稳定性、降低了液滴的转变温度同时在自推进现象中的稳定运行速度大幅提升。
文档编号G09B23/16GK202332016SQ20112040024
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者余文晶, 潘永华, 王力, 王晖, 苏亮亮, 高惠滨 申请人:南京大学