对流现象探究用实验装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921328638.2 (22)申请日 2019.08.15 (73)专利权人 诸暨市蓝了电子科技有限公司 地址 311800 浙江省绍兴市诸暨市浣东街 道暨东路507号 (72)发明人 黄书畅 (74)专利代理机构 浙江永鼎律师事务所 33233 代理人 陆永强张建 (51)Int.Cl. G09B 23/16(2006.01) (54)实用新型名称 对流现象探究用实验装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种对流现象探究用实 验装置， 包括密闭装置盒和检测装置， 密闭装置。

2、 盒包括位于密闭装置盒中部的加热管， 加热开关 连接于加热管且位于密闭装置盒的外部， 密闭装 置盒位于加热管的上方开设有第一检测孔， 密闭 装置盒位于加热管的下方开设有第二检测孔， 检 测装置包括分别连接于控制器的第一温度传感 器和第二温度传感器， 控制器连接有显示器， 第 一温度传感器的感温探头位于第一检测孔处以 检测密闭装置盒上部空间的温度， 第二温度传感 器的感温探头位于第二检测孔处以检测密闭装 置盒下部空间的温度。 本实用新型提供专门用于 教学的用于探究空气对流现象的实验装置， 温度 变化实时显示， 便于实验人员观察和记录。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 21077742。

3、9 U 2020.06.16 CN 210777429 U 1.一种对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 包括密闭装置盒(1)和检测装置， 所述 密闭装置盒(1)包括位于所述密闭装置盒(1)中部的加热管(EH1)， 加热开关连接于所述加 热管(EH1)且位于所述密闭装置盒(1)的外部， 所述密闭装置盒(1)位于所述加热管(EH1)的 上方开设有第一检测孔(11)， 所述密闭装置盒(1)位于所述加热管(EH1)的下方开设有第二 检测孔(12)， 所述检测装置包括分别连接于控制器(2)的第一温度传感器(3)和第二温度传 感器(4)， 所述控制器(2)连接有显示器(5)， 所述第一温度传感器(3)。

4、的感温探头位于所述 第一检测孔(11)处以检测密闭装置盒(1)上部空间的温度， 所述第二温度传感器(4)的感温 探头位于所述第二检测孔(12)处以检测密闭装置盒(1)下部空间的温度。 2.根据权利要求1所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述加热开关为继电 器开关， 所述继电器开关的继电器线圈(KM1)与开关器(S1)串联在继电器供电回路中， 所述 继电器开关的常开触头(K1)与加热管(EH1)串联在加热管(EH1)供电回路中。 3.根据权利要求2所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述开关器(S1)包括 三极管(Q1)， 所述三极管(Q1)的发射极和集电极串联在继电器供电。

5、回路中， 所述三极管 (Q1)的基极连接于所述控制器(2)。 4.根据权利要求3所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述加热管(EH1)处 具有第三温度传感器(6)， 所述第三温度传感器(6)连接于所述控制器(2)， 且所述控制器 (2)连接有温度阈值设置按钮。 5.根据权利要求1所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述第一检测孔(11) 与第二检测孔(12)相对于加热管(EH1)相对称设置。 6.根据权利要求5所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述密闭装置盒(1) 的第一检测孔(11)和第二检测孔(12)处通过一连通管(7)相连通， 且所述第一温度传感器 (3。

6、)的输出线通过第一过孔穿设至密闭装置盒(1)的外部， 所述第二温度传感器(4)的输出 线通过第二过孔穿设至密闭装置盒(1)的外部。 7.根据权利要求6所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述连通管(7)与密 闭装置盒(1)内壁或外壁均覆设有保温层。 8.根据权利要求7所述的对流现象探究用实验装置， 其特征在于， 所述连通管(7)中部 外包覆有换热管(8)， 所述换热管(8)具有进风口(81)和出风口， 所述进风口(81)连接有冷 风机， 且所述连通管(7)位于所述换热管(8)处无保温层设置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210777429 U 2 对流现象探究用实验装置 技术领。

7、域 0001 本实用新型属于实验教学器材技术领域， 尤其是涉及一种对流现象探究用实验装 置。 背景技术 0002 我们都知道流体(气体或液体)通过自身各部分的宏观流动实现热量传递的过程。 因流体的热导率很小， 通过热传导传递的热量很少， 对流是流体的主要传热方式。 0003 但是现有技术中没有一种专门用于教学的对流现象实验装置， 不利于学生对对流 现象本质的理解。 且现有技术的实验方式均只证明了流体会往温度较低的一方流动， 无法 直观地观察到或者证明在同等条件下中部温度较高的流体更容易向上方流动， 同时无法看 到个部位流体的温度变化情况。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的是针对上述问题。

8、， 提供一种对流现象探究用实验装置。 0005 为达到上述目的， 本实用新型采用了下列技术方案： 0006 一种对流现象探究用实验装置， 包括密闭装置盒和检测装置， 所述密闭装置盒包 括位于所述密闭装置盒中部的加热管， 加热开关连接于所述加热管且位于所述密闭装置盒 的外部， 所述密闭装置盒位于所述加热管的上方开设有第一检测孔， 所述密闭装置盒位于 所述加热管的下方开设有第二检测孔， 所述检测装置包括分别连接于控制器的第一温度传 感器和第二温度传感器， 所述控制器连接有显示器， 所述第一温度传感器的感温探头位于 所述第一检测孔处以检测密闭装置盒上部空间的温度， 所述第二温度传感器的感温探头位 于。

9、所述第二检测孔处以检测密闭装置盒下部空间的温度。 0007 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述加热开关为继电器开关， 所述继电器开 关的继电器线圈与开关器串联在继电器供电回路中， 所述继电器开关的常开触头与加热管 串联在加热管供电回路中。 0008 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述开关器包括三极管， 所述三极管的发射 极和集电极串联在继电器供电回路中， 所述三极管的基极连接于所述控制器。 0009 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述加热管处具有第三温度传感器， 所述第 三温度传感器连接于所述控制器， 且所述控制器连接有温度阈值设置按钮。 0010 在上述对流现象探究用实验装置中，。

10、 所述第一检测孔与第二检测孔相对于加热管 相对称设置。 0011 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述密闭装置盒的第一检测孔和第二检测孔 处通过一连通管相连通， 且所述第一温度传感器的输出线通过第一过孔穿设至密闭装置盒 的外部， 所述第二温度传感器的输出线通过第二过孔穿设至密闭装置盒的外部。 0012 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述连通管与密闭装置盒内壁或外壁均覆设 有保温层。 说明书 1/4 页 3 CN 210777429 U 3 0013 在上述对流现象探究用实验装置中， 所述连通管中部外包覆有换热管， 所述换热 管具有进风口和出风口， 所述进风口连接有冷风机， 且所述连通管位。

11、于所述换热管处无保 温层设置。 0014 本实用新型的优点在于： 提供专门用于教学的用于探究空气对流现象的实验装 置， 温度变化实时显示， 便于实验人员观察和记录； 结构简单、 实验方便； 不仅能够通过实验 证明流体会往温度较低的一方流动， 而且能够直观地观察到在同等条件下中部温度较高的 流体更容易向上方流动。 附图说明 0015 图1是本实用新型实施例一中对流现象探究用实验装置的结构示意图； 0016 图2是本实用新型实施例一中加热开关与加热管EH1的电路连接示意图； 0017 图3是本实用新型实施例二中加热开关与加热管EH1的电路连接示意图； 0018 图4是本实用新型实施例二中的电路连接。

12、框图； 0019 图5是本实用新型实施例三中对流现象探究用实验装置的结构示意图。 0020 附图标记： 密闭装置盒1； 第一检测孔11； 第二检测孔12； 控制器2； 第一温度传感器 3； 第二温度传感器4； 显示器5； 第三温度传感器6； 连通管7； 换热管8； 进风口81； 加热管EH1； 继电器线圈KM1； 开关器S1； 三极管Q1。 具体实施方式 0021 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。 0022 实施例一 0023 如图1所示， 本实施例公开了一种对流现象探究用实验装置， 包括密闭装置盒1和 检测装置， 所述密闭装置盒1包括位于所述密闭装置盒1中部的加热管。

13、EH1， 加热管EH1连接 有加热开关连且加热开关位于所述密闭装置盒1的外部。 密闭装置盒1呈矩形结构， 且包括 装置本体和位于装置本体正面的的密闭门(未图示)， 密闭门与装置本体铰接或卡接等方式 连接， 也可以在装置本体正面处两侧内壁开设轴向条， 密闭门的两侧从上插入两个轴向条 向下移动至下端从而构成密闭装置盒。 优选地， 密闭装置盒内壁或外壁覆设有保温层以避 免热量散失， 从而提高实验效果。 0024 进一步地， 密闭装置盒1位于所述加热管EH1的上方开设有第一检测孔11， 所述密 闭装置盒1位于所述加热管EH1的下方开设有第二检测孔12， 且所述第一检测孔11与第二检 测孔12相对于加热。

14、管EH1相对称设置。 检测装置包括分别连接于控制器2的第一温度传感器 3和第二温度传感器4， 所述控制器2连接有显示器5， 显示器5用于分别显示第一温度传感器 3和第二温度传感器4的检测温度， 所述第一温度传感器3的感温探头位于所述第一检测孔 11处以检测密闭装置盒1上部空间的温度， 所述第二温度传感器4的感温探头位于所述第二 检测孔12处以检测密闭装置盒1下部空间的温度。 这里的控制器可以使用PLC或者单片机， 例如8751单片机等， 这里的温度传感器可以采用可以采用型号为ds18b20的温度传感器， 多 个温度传感器可以为不同型号也可以为相同型号。 0025 通过将第一检测孔11和第二检测。

15、孔12相对称地设置在加热管EH1的上方和下方使 第一温度传感器3和第二温度传感器4与加热管EH1之间的距离一致， 从而能够更准确地对 说明书 2/4 页 4 CN 210777429 U 4 加热管EH1上方部位和下方部位进行温度变化对比。 0026 具体地， 如图2所示， 所述加热开关为继电器开关， 所述继电器开关的继电器线圈 KM1与开关器S1串联在继电器供电回路中， 所述继电器开关的常开触头K1与加热管EH1串联 在加热管EH1供电回路中。 本实施例的继电器供电回路为5V直流供电， 加热管EH1供电回路 根据加热管EH1的型号确定相应的直流供电或交流供电。 闭合开关器S1， 加热管EH1。

16、加热， 断 开开关器S1， 加热管EH1停止加热。 0027 通过上述实验装置进行实验时， 能够观察到位于上方的第一温度传感器3和位于 下方的第二温度传感器4检测到的温度随着加热管EH1的持续加热而逐渐上升， 所以可以知 道加热管EH1处的热空气同时在向上方和下方对流， 并且第一温度传感器3检测到的温度逐 渐大于第二温度传感器4检测到的温度， 且差距越来越大， 即上部温度上升较快， 下部温度 上升较慢， 由此可以知道中部温度较高的流体更容易向上方流动。 0028 实施例二 0029 如图3和图4所示， 本实施例与实施例一类似， 不同之处在于， 本实施例的开关器S1 包括三极管Q1， 所述三极管。

17、Q1的发射极和集电极串联在继电器供电回路中， 所述三极管Q1 的基极连接于所述控制器2。 并且加热管EH1处具有用于检测加热管EH1处温度的第三温度 传感器6， 所述第三温度传感器6连接于所述控制器2， 且所述控制器2连接有温度阈值设置 按钮， 显示器5可以用于同时显示第三温度传感器6的检测温度。 温度阈值设置按钮用于设 置最高温度阈值和最低温度阈值以将密闭装置盒1内保持在最高温度阈值与最低温度阈值 的温度范围内， 即达到恒温状态。 当第三温度传感器6的检测温度达到最高温度阈值时， 控 制器2便控制继电器常开触头K1断开， 加热管EH1停止加热， 检测温度小于最低温度阈值时 通电继电器线圈KM。

18、， 加热管EH1继续加热。 温度阈值设置按钮设置最高温度阈值与最低温度 阈值的方式以及控制器根据检测到的温度和最高温度阈值、 最低温度阈值控制加热管EH1 加热或断开采用现有技术的方式即可。 这里采用的是控制加热管EH1通断电的方式达到恒 温目的， 在实际使用时， 也可以采用控制加热管EH1功率的方式达到恒温目的， 例如目前的 电烤箱， 具体实现方式不在此进行赘述。 0030 本实施例能够实现将密闭控制盒1内的温度保持在一恒定温度， 达到恒定温度一 段时间后， 可以看到第二温度传感器4的第一温度传感器3检测到的温度值逐渐接近， 即可 以知道上方高温空气同时向下方温度较低的空气对流。 0031 。

19、实施例三 0032 如图5所示， 本实施例与实施例一类似， 不同之处在于， 本实施例的密闭装置盒1的 第一检测孔11和第二检测孔12处通过一连通管7相连通， 且所述第一温度传感器3的输出线 通过第一过孔穿设至密闭装置盒1的外部， 所述第二温度传感器4的输出线通过第二过孔穿 设至密闭装置盒1的外部。 0033 同样地， 连通管7的内壁或外壁也覆设有保温层。 0034 优选地， 连通管7中部外包覆有换热管8， 所述换热管8具有进风口81和出风口， 所 述进风口81连接有冷风机， 且所述连通管7位于所述换热管8处无保温层设置， 使用冷风机 81加快连通管内气流的温度变化速度， 使上方温度与下方温度之。

20、间的对比更明显， 放大实 验效果， 便于观察和记录实现现象。 0035 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。 本实用新型所 说明书 3/4 页 5 CN 210777429 U 5 属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似 的方式替代， 但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 0036 尽管本文较多地使用了密闭装置盒1； 加热管EH1； 第一检测孔11； 第二检测孔12； 第一温度传感器3； 第二温度传感器4； 控制器2； 显示器5； 继电器线圈KM1； 开关器S1； 三极管 Q1； 第三温度传感器6； 连通管7； 换热管8； 进风口81等术语， 但并不排除使用其它术语的可 能性。 使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质； 把它们解释成任 何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。 说明书 4/4 页 6 CN 210777429 U 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 210777429 U 7 图2 图3 说明书附图 2/3 页 8 CN 210777429 U 8 图4 图5 说明书附图 3/3 页 9 CN 210777429 U 9 。