專利名稱：一種空泡發(fā)生裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空泡發(fā)生技術(shù)，特別是一種空泡發(fā)生裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
所謂空泡是指一部分壓力降至水飽和蒸氣壓以下時產(chǎn)生的氣泡，這些氣泡是由蒸氣和某些溶解于水中的氣體組成的，它在國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生以及人們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袕V泛的應用前景，引起了人們的極大關(guān)注。目前，空泡已被應用于魚雷、潛艇等水下物體的運動減阻，金屬、非金屬等固體表面的超聲清洗，環(huán)境領(lǐng)域的污水凈化以及微機械裝置的動力輸出等?？张莸陌l(fā)生可以通過多種途徑來實現(xiàn)。降低液體內(nèi)部壓力達到飽和蒸汽壓，或是升高液體的溫度使之氣化，或是電解液體，甚至向流動的液體中注入氣體都可以獲 得空泡。目前主要通過兩種手段產(chǎn)生空泡一種是通過文丘里管，即通過降低液體內(nèi)部壓力達到飽和蒸汽壓來產(chǎn)生空泡。但該方法產(chǎn)生的空泡數(shù)量較多，以空泡群的方式存在，潰滅速度較快，對周圍壁面容易造成空蝕破壞，且難以控制。另一種方法是通過向流動的液體中注入氣體的方式獲得空泡。該方法較為簡單，但也有很大缺陷。產(chǎn)生的空泡體積較大，且不能夠精確地控制空泡的體積。對現(xiàn)有的空泡產(chǎn)生技術(shù)和發(fā)生裝置研究表明存在的共同問題是，空泡難以控制，包括數(shù)量和體積大小的控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)、裝置存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種可以控制單個空泡的發(fā)生、生長和尺寸的空泡發(fā)生裝置及其制造方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種空泡發(fā)生裝置，包括底板、外殼罩、流入通道和流出通道，所述的外殼罩使用液體膠水與底板粘合，所述的外殼罩左側(cè)開有流入通道、右側(cè)開有流出通道；所述的流入通道位置高于流出通道；所述的底板包括Pt電極、Cu涂層、Ti涂層、絕緣漆層和電極基座，所述的電極基座上面為Ti涂層，Ti涂層上面為絕緣漆層，在絕緣漆層上表面的正中間，涂覆一層兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極，再從Pt電極的兩端分別引出兩條線型Cu涂層，各自延伸到底板的邊緣；所述的Cu涂層與恒流源相接，在Pt電極表面產(chǎn)生空泡；所述的外殼罩用于盛裝液體包圍Pt電極；所述的流入通道和流出通道分別將液體導入和導出外殼罩。本發(fā)明所述的外殼罩、流入通道、流出通道和電極基座采用普通透明有機玻璃制成。本發(fā)明所述的恒流源量程為0-5A。一種空泡發(fā)生裝置的制造方法，包括以下步驟A、在電極基座表面采用熱噴涂的工藝方法噴涂Ti涂層，再在Ti涂層的表面用同樣的方法噴涂絕緣漆層；
B、在絕緣漆層的表面正中間使用熱噴涂的方法噴涂一個兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極，再沿著Pt電極兩端的端面使用熱噴涂方法，噴涂兩條Cu涂層，分別延伸至底板的邊緣；C、在外殼罩四個側(cè)壁的底邊均勻涂抹液體膠水，讓外殼罩側(cè)壁的底邊與底板的涂覆面粘合在一起，各側(cè)壁面的底邊與相對應的底板邊緣對齊；D、將Cu涂層的兩個接頭分別接恒流源的正負極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I、由于本發(fā)明采用恒流源，絕緣漆層保證電流只能流過Cu涂層和Pt電極；由于Pt電極幾何尺寸已定，即電阻值固定，所以根據(jù)Q=I2Rt( I為電流，R為Pt電極電阻，Q為Pt電極的發(fā)熱量，t為時間)，調(diào)節(jié)I的大小，可以改變Pt電極的發(fā)熱量。Ti涂層較低的熱傳 導率確保Pt電極產(chǎn)生的熱量最大限度的傳遞給液體；而液體從Pt電極獲得的、用以維持空泡的發(fā)生和生長的熱量Q’=aQ，a為Pt的熱傳導率。Q’能使液體和空泡提高的溫度為A T，A T=Q’ /cm,其中c為液體的比熱容，m為液體質(zhì)量；又根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，PV=nkT，在空泡生長過程中P、n、k都是不變的，因此可以獲得VcZVt=TcZTt,下標“0”代表初始值，下標“t”代表任意時間點的值。進一步可以轉(zhuǎn)化為r^/rt3=!；/^+ AT),r為空泡半徑，r0 一般為幾微米，Ttl為環(huán)境溫度。綜上，通過調(diào)節(jié)恒流源電流I大小，改變Pt電極的發(fā)熱量Q，從而改變維持空泡發(fā)生和生長的熱量Q’，從而影響液體溫度的改變A T，最終達到控制空泡半徑(或體積)r的目的。2、由于空泡受到的浮力大于電極表面的附著力，當空泡脫離Pt電極表面后，本發(fā)明可立即切斷恒流源電源，使Pt電極不能繼續(xù)產(chǎn)生熱量而導致新空泡的發(fā)生，從而實現(xiàn)產(chǎn)生單個空泡的目的。


本發(fā)明共有附圖3張，其中圖I是底板上表面示意圖。圖2是底板噴涂結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是加熱式空泡發(fā)生裝置的截面圖。圖中l(wèi)、Pt電極，2、Cu涂層，3、絕緣漆層，4、Ti涂層，5、電極基座，6、外殼罩，7、流入通道,8、流出通道,9、底板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。如圖1-3所示，一種空泡發(fā)生裝置，包括底板9、外殼罩6、流入通道7和流出通道8，所述的外殼罩6使用液體膠水與底板9粘合，所述的外殼罩6左側(cè)開有流入通道7、右側(cè)開有流出通道8 ;所述的流入通道7位置高于流出通道8 ;所述的底板9包括Pt電極I、Cu涂層2、Ti涂層4、絕緣漆層3和電極基座5，所述的電極基座5上面為Ti涂層4，Ti涂層4上面為絕緣漆層3，在絕緣漆層3上表面的正中間，涂覆一層兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極1，再從Pt電極I的兩端分別引出兩條線型Cu涂層2，各自延伸到底板9的邊緣；所述的Cu涂層2與恒流源相接，在Pt電極I表面產(chǎn)生空泡；所述的外殼罩6用于盛裝液體包圍Pt電極I ;所述的流入通道7和流出通道8分別將液體導入和導出外殼罩6。所述的外殼罩6、流入通道7、流出通道8和電極基座5采用普通透明有機玻璃制成。所述的恒流源量程為0-5A。一種空泡發(fā)生裝置的制造方法，包括以下步驟A、在電極基座5表面采用熱噴涂的工藝方法噴涂Ti涂層4，再在Ti涂層4的表面用同樣的方法噴涂絕緣漆層3 ；B、在絕緣漆層3的表面正中間使用熱噴涂的方法噴涂一個兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極1，再沿著Pt電極I兩端的端面使用熱噴涂方法，噴涂兩條Cu涂層2，分別延伸至底板9的邊緣；C、在外殼罩6四個側(cè)壁的底邊均勻涂抹液體膠水，讓外殼罩6側(cè)壁的底邊與底板9的涂覆面粘合在一起，各側(cè)壁面的底邊與相對應的底板9邊緣對齊； D、將Cu涂層2的兩個接頭分別接恒流源的正負極。一種空泡發(fā)生裝置的試驗方法，包括以下步驟I.將流入通道7和流出通道8連接到外殼罩6上，讓外殼罩6充滿液體，將Cu涂層2的兩個端頭分別與恒流源的正負極連接。2.開始試驗后，通過恒流源的電流調(diào)節(jié)按鈕控制回路中電流I的大小，使Pt電極I產(chǎn)生高熱量Q，Q=I2Rt (t為電流持續(xù)時間，R為Pt電極I電阻)，并且這些熱量都會集中在Pt電極I的狹長部分，并且將有Q’的熱量傳遞給附近的液體，從而使該部分附近的液體汽化，形成一單個空泡。電流越大，產(chǎn)生的熱量越高，空泡越容易發(fā)生。發(fā)生的空泡在持續(xù)的熱量供給Q’下生長，rfivn/C^+afRt/cn^dmr。為空泡初始半徑，Ttl為初始環(huán)境溫度，a為Pt電極I的熱傳導率，c為液體比熱容，m為受熱液體質(zhì)量，rt為空泡的實時半徑，直至空泡受到的浮力大于電極表面的附著力，脫離Pt電極I表面。調(diào)節(jié)電流大小I，最終將會使rt改變，因此可以獲得不同半徑大小的空泡。
權(quán)利要求
1.一種空泡發(fā)生裝置，其特征在于包括底板(9)、外殼罩(6)、流入通道(7)和流出通道(8),所述的外殼罩(6)使用液體膠水與底板(9)粘合,所述的外殼罩(6)左側(cè)開有流入通道(7)、右側(cè)開有流出通道(8);所述的流入通道(7)位置高于流出通道(8)； 所述的底板(9)包括Pt電極(I)、Cu涂層(2)、Ti涂層(4)、絕緣漆層(3)和電極基座(5)，所述的電極基座(5)上面為Ti涂層(4)，Ti涂層(4)上面為絕緣漆層(3)，在絕緣漆層(3)上表面的正中間，涂覆一層兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極(1)，再從Pt電極(I)的兩端分別引出兩條線型Cu涂層(2)，各自延伸到底板(9)的邊緣； 所述的Cu涂層(2)與恒流源相接，在Pt電極(I)表面產(chǎn)生空泡；所述的外殼罩(6)用于盛裝液體包圍Pt電極(I);所述的流入通道(7)和流出通道(8)分別將液體導入和導出夕卜殼罩(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種空泡發(fā)生裝置，其特征在于所述的外殼罩(6)、流入通道(7)、流出通道(8)和電極基座(5)采用普通透明有機玻璃制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種空泡發(fā)生裝置，其特征在于所述的恒流源量程為0-5A。
4.一種如權(quán)利要求I所述的空泡發(fā)生裝置的制造方法，其特征在于包括以下步驟 A、在電極基座(5)表面采用熱噴涂的工藝方法噴涂Ti涂層(4)，再在Ti涂層(4)的表面用同樣的方法噴涂絕緣漆層(3)； B、在絕緣漆層(3)的表面正中間使用熱噴涂的方法噴涂一個兩端寬、中間窄的“H”形Pt電極(1)，再沿著Pt電極(I)兩端的端面使用熱噴涂方法，噴涂兩條Cu涂層(2)，分別延伸至底板(9)的邊緣； C、在外殼罩(6)四個側(cè)壁的底邊均勻涂抹液體膠水，讓外殼罩(6)側(cè)壁的底邊與底板(9)的涂覆面粘合在一起，各側(cè)壁面的底邊與相對應的底板(9)邊緣對齊； D、將Cu涂層(2)的兩個接頭分別接恒流源的正負極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空泡發(fā)生裝置及其制造方法，所述的裝置包括底板、外殼罩、流入通道和流出通道，所述的外殼罩與底板粘合，所述的外殼罩左側(cè)開有流入通道、右側(cè)開有流出通道；所述的底板包括Pt電極、Cu涂層、Ti涂層、絕緣漆層和電極基座。由于本發(fā)明采用恒流源，通過調(diào)節(jié)恒流源電流I大小，改變Pt電極的發(fā)熱量Q，從而改變維持空泡發(fā)生和生長的熱量Q’，從而影響液體溫度的改變△T，最終達到控制空泡半徑(或體積)r的目的。由于空泡受到的浮力大于電極表面的附著力，當空泡脫離Pt電極表面后，本發(fā)明可立即切斷恒流源電源，使Pt電極不能繼續(xù)產(chǎn)生熱量而導致新空泡的發(fā)生，從而實現(xiàn)產(chǎn)生單個空泡的目的。
文檔編號B01F13/00GK102698641SQ201210179850
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者張會臣, 邱超 申請人:大連海事大學