專利名稱：一種全透明熱管科研教學(xué)器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱管教學(xué)及科研試驗用具。
背景技術(shù)：
熱管技術(shù)越來越受到重視，在中學(xué)課本上，都安排有熱管的教學(xué)內(nèi)容，但目前教師普遍對熱管知識缺乏，更沒有可以使用的直觀的教學(xué)用具。
申請?zhí)枮?2286346的專利公布了一種兩端為金屬，中間為透明玻璃的教學(xué)用具，但該教學(xué)用具的蒸發(fā)端采用了金屬，其關(guān)鍵需要觀測的工作介質(zhì)的狀態(tài)就無法觀測到，而且此種方法采用金屬與非金屬連接，增加生產(chǎn)成本和加工成本，不利于教學(xué)演示和試驗，在熱管的內(nèi)部還設(shè)置有溫度計，不容易觀測和記錄不同點的溫度，也增加了成本。
另外，單純的熱管的演示，不能對比出熱管與非熱管性能的區(qū)別，不能給學(xué)生一個直觀的觀測結(jié)果，不能給學(xué)生和試驗提供對比的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)無法觀測到工作介質(zhì)的狀態(tài)，不容易觀測和記錄不同點的溫度，不能對比出熱管與非熱管性能的區(qū)別等缺點，提供一種全透明熱管科研教學(xué)器具。
一種全透明熱管科研教學(xué)器具，其特征是由在用肉眼能透過管子外部看到管子內(nèi)部工作介質(zhì)的全透明的管子1內(nèi)部充裝熱管工作介質(zhì)3并將其保持內(nèi)部真空低于100帕進行密閉的熱管組成。
所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是熱管為脈沖熱管、分離熱管、可控?zé)峁苤械闹辽僖环N。
所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是全透明管子1的材料為玻璃、透明塑料。采用一種全透明的熱管以及與熱管相同外形的用于對比的金屬管、非金屬管及記錄溫度、時間的器材，采用玻璃或透明塑料的管，并直接將其制造為熱管使得熱管的全部都是可以用肉眼觀測到熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)工作的狀態(tài)；事實上，不需將蒸發(fā)端或冷凝段設(shè)置為金屬的部分，直接可以將透明的玻璃或透明的塑料管加工成為熱管，試驗表明完全可以達到熱管的效果，并可以觀測到蒸發(fā)端的工作介質(zhì)的工作狀態(tài)。


圖1是一種全透明熱管科研教學(xué)器具的熱管結(jié)構(gòu)圖。
圖2是熱管的形狀為“U”形。
圖3是試驗三，酒精燈6直接加熱試驗示意圖。
圖4是熱管為脈沖熱管結(jié)構(gòu)圖。
圖5是熱管為分離熱管結(jié)構(gòu)圖。
圖中1、管子，2、顆粒，3、工作介質(zhì)，4、套蓋，5、有機玻璃管，6、酒精燈，7、支架，具體實施方式
參見圖1，一種全透明熱管科研教學(xué)器具，其特征是由在用肉眼能透過管子外部看到管子內(nèi)部工作介質(zhì)的全透明的管子1內(nèi)部充裝熱管工作介質(zhì)3并將其保持內(nèi)部真空低于100帕進行密閉的熱管組成。
所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是見圖4，熱管為脈沖熱管，見圖5，熱管為分離熱管，可控?zé)峁苤械闹辽僖环N。
所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是熱管的形狀為“U”形、“M”、“L”、“O”、“P”、“H”、“S”、“Y”型之一。熱管的形狀為“U”形參見圖2。
全透明管1的材料為玻璃、透明塑料。
在熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)3中至少一種為帶有顏色的顆粒體2；顆粒體2的加入增加了工作介質(zhì)的傳熱能力，并使得工作介質(zhì)更加可視化；在玻璃熱管的封口端設(shè)置有一個套蓋4，套蓋4設(shè)置在全透明管的封口端外部并可以將封口部位從外部套上后將封口部分蓋住，在套蓋4與管子外壁之間有粘接的膠。增加套蓋4為保護封口端不受破壞，在外形上更加美觀，并且對于高溫試驗室，增加了套蓋4后，套蓋4部分的溫度明顯低于其他部分，因此為試驗者提供了一個可以用手直接抓住的區(qū)域。
套蓋4的材質(zhì)為玻璃、通明或不透明的塑料中的一種；為了增加對比試驗的效果，還增加有與熱管同樣外形尺寸的金屬和/或非金屬管子，以便在相同的條件下試驗熱管與金屬、非金屬傳熱性能的對比。
金屬管為銅管、鋁管，非金屬管為玻璃管；為了記錄熱管、對比金屬管或非金屬管的不同區(qū)域的溫度，還采用溫度計(數(shù)字溫度計或普通溫度計)來記錄熱管的溫度，酒精燈6來加熱，支架7來固定熱管或?qū)Ρ鹊慕饘俟芎?或非金屬管，以及記錄時間的表。
還包括有至少下列之一溫度計、酒精燈6、支架7、時間表組成；具體實施如下實施例一參見圖1，全透明熱管玻璃熱管為直徑8MM，長度為300MM，一端為圓頭，在其內(nèi)部充填有甲醇，在玻璃管的另一端設(shè)置有套蓋4，套蓋4為玻璃的材料作成，長度為10MM，套蓋4通過膠與玻璃管粘接；實施例二參見圖1，全透明熱管為有機玻璃，直徑為10MM，長度為200MM，內(nèi)部的工作介質(zhì)為甲醇30％，乙醇50％，丙酮10％，塑料球10％，塑料球直徑為1MM，顏色為紅、黃、綠等不同顏色。
實施例三由實施例一中的玻璃熱管及與玻璃熱管同樣尺寸的玻璃管、鋁管組成；實施例四由玻璃熱管及與玻璃熱管同樣尺寸的玻璃管、鋁管及三個數(shù)字溫度器組成；實施例五由玻璃熱管及與玻璃熱管同樣尺寸的玻璃管、鋁管及三個數(shù)字溫度器組成；增加燒杯、酒精燈6、支架7；實施例六由玻璃熱管及與玻璃熱管同樣尺寸的玻璃管、鋁管及三個數(shù)字溫度器，以及燒杯、酒精燈6、支架7、時間表組成；實驗步驟及方法實驗一、水加熱試驗，參見圖1，1.1準(zhǔn)備一個燒杯及酒精燈6，在燒杯內(nèi)部放置燒杯體積一半的水，將玻璃熱管、玻璃管、鋁管放置在燒杯中，再用酒精燈6加熱燒杯中的水；1.2觀察熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)，隨著水溫的增加，內(nèi)部的工作介質(zhì)開始汽化，并帶動熱管內(nèi)部的不同顏色的球體，開始階段將出現(xiàn)氣體、液體和顆粒小球同時由底端傳送到頂端的現(xiàn)象，此現(xiàn)象為脈沖型汽化傳熱；1.3隨著加熱的時間變化，熱管內(nèi)部工作介質(zhì)呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，可以觀察到內(nèi)部的工作介質(zhì)持續(xù)的汽化，氣體達到頂端后成為液體沿玻璃管壁流到底部，此為穩(wěn)態(tài)的熱管汽液相變傳熱；1.4用手去觸摸玻璃熱管、鋁金屬管以及玻璃管，可以發(fā)現(xiàn)，玻璃熱管的溫度最高，鋁管的溫度比熱管底，但比玻璃管高，玻璃管的溫度最低。
試驗二、手持直接加熱試驗2.1手拿玻璃熱管的一段，將玻璃熱管的另一端在熱源上加熱，在加熱過程中應(yīng)使熱管與水平面的夾角大于15度，最優(yōu)角度為45度，熱源可以是酒精燈6、打火機或溫度高于60度的開水中，可以觀測到玻璃熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)開始汽化傳熱；2.2隨著時間的增加，玻璃熱管另一端的溫度開始增加，記錄下熱管另一端溫度，自開始加熱到手感覺發(fā)燙的時間，然后將熱管撤離火源；2.3將玻璃管和鋁管在同樣的條件和時間內(nèi)加熱，感覺玻璃管及鋁管的溫度，依此理解熱管的傳熱。
試驗三酒精燈6直接加熱試驗，見圖3，3.1見圖3，準(zhǔn)備一個酒精燈6、一個支架7、一個數(shù)字溫度計，將數(shù)字溫度計的傳感器部分捆綁在玻璃熱管的冷凝端，將玻璃熱管與水平面大于15度夾在支架7上，點燃酒精燈6對熱管進行加熱，觀察熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)工作狀態(tài)，加熱五分鐘后將熱管取下，記錄下熱管頂端的溫度；3.2將玻璃管按照同樣的夾持方法夾到支架7上，加熱時間為五分鐘，加熱后記錄下玻璃管的同樣長度區(qū)域的溫度；3.3將玻璃管改為鋁管，重復(fù)以上實驗，并記錄下同樣長度的鋁管的溫度；3.4對比上述溫度值，理解熱管的傳熱性能。
試驗四不同角度對熱管傳熱性能的影響試驗4.1準(zhǔn)備好酒精燈6、支架7、數(shù)字溫度計各一個，將數(shù)字溫度計捆綁在熱管的冷凝端，將熱管與水平面夾角為15度、30度、45度、60度等角度進行加熱，每間隔1分鐘記錄一下溫度值；4.2將不同的角度、不同時間的溫度值記錄下來后，繪制成為橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為溫度的曲線，不同的角度構(gòu)成不同的曲線，從而可以確定傳熱量最大時的最優(yōu)角度。
權(quán)利要求1.一種全透明熱管科研教學(xué)器具，其特征是由用肉眼能透過管子外部看到管子內(nèi)部工作介質(zhì)的全透明的管子(1)內(nèi)部充裝熱管工作介質(zhì)(3)并將其保持內(nèi)部真空低于100帕進行密閉的熱管組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是熱管為脈沖熱管、分離熱管、可控?zé)峁苤械闹辽僖环N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是熱管的形狀為“U”形、“M”、“L”、“O”、“P”、“H”、“S”、“Y”型之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是全透明管子(1)的材料為玻璃或透明塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是在熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)(3)中至少一種為帶有顏色的顆粒體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是在玻璃熱管的封口端設(shè)置有一個套蓋(4)，套蓋(4)設(shè)置在全透明管的封口端外部并可以將封口部位從外部套上后將封口部分蓋住，在套蓋(4)與管子(1)外壁之間有粘接的膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是套蓋(4)的材質(zhì)為玻璃、透明或不透明的塑料中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是還有與熱管同樣外形尺寸的金屬和/或非金屬管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是金屬管為銅管、鋁管，非金屬管為玻璃管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管科研教學(xué)器具，其特征是還包括有至少下列之一溫度計、酒精燈(6)、燒杯、支架(7)、時間表組成。
專利摘要全透明熱管科研教學(xué)器具，采用一種全透明的熱管以及與熱管相同外形的用于作對比的金屬、非金屬管及記錄溫度、時間的器材。采用玻璃或透明塑料的管，并直接將其制造為熱管使得熱管的全部都是可以用肉眼觀測到熱管內(nèi)部的工作介質(zhì)工作的狀態(tài)，全透明熱管科研教學(xué)器具還給出了與熱管同樣外形的用于作對比的金屬管和/或非金屬管，可以通過對比確定不同條件下的熱管與金屬或非金屬的傳熱性能，可以直觀的演示、測試熱管的各種性能，更深入、易懂地學(xué)習(xí)、試驗熱管的各種性能。
文檔編號F28D15/02GK2837964SQ200520035530
公開日2006年11月15日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者李建民 申請人:李建民