[实用新型]气流中单液滴变形、破碎过程特性测量装置有效

专利信息
申请号: 201420362283.X 申请日: 2014-07-02
公开(公告)号: CN204203057U 公开(公告)日: 2015-03-11
发明(设计)人: 金仁瀚;刘勇;朱冬清;李鹏飞;王锁芳 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: G01N15/14 分类号: G01N15/14;G01B11/16;G01P3/68
代理公司: 江苏圣典律师事务所 32237 代理人: 贺翔
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 气流 中单液滴 变形 破碎 过程 特性 测量 装置
【说明书】:

技术领域

    本实用新型涉及液滴特性试验领域,具体是一种气流中单液滴变形、破碎过程特性测量装置。 

背景技术

在喷雾系统中,液滴的二次破碎在增加气液间有效接触面积与强化气液间的传热、传质方面起着及其重要的作用。对迄今为止公布的文献资料,主要通过高速相机捕获液滴的变形、破碎过程,通过全息显微照测量液滴的速度、尺寸分布,为获取详细参数信息,一般将两种设备同时使用,因此实验系统结构比较复杂、操作难度较大、测量成本较高。 

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术高速相机和全息显微照同时使用,实验系统结构比较复杂、操作难度较大、测量成本较高的问题,为单液滴破碎特性研究提供一种新的测量装置,简化了实验系统结构、降低了操作难度与测量成本。 

本实用新型包括冷态空气加热系统、数据采集处理系统和液滴发生器,冷态空气加热系统包括连接有气流恒温控制箱的两根平行的空气加热管道,空气加热管道一端连接有试验测量口,另一端通过空气转子流量计与空气压缩机相连;液滴发生器的液滴出口设置在实验测量口;数据采集处理系统包括相连的高速相机和计算机,其中高速相机正对实验测量口进行拍摄。 

进一步改进,所述的空气加热管道外部为酚醛泡沫保温材料,内部为陶瓷保温管,管内设有垂直结构的陶瓷架,陶瓷架上缠绕有镍铬电热丝。 

进一步改进,所述的实验测量口与空气加热管道之间设有网状整流装置,便于稳定气流。 

进一步改进,所述的实验测量口为石英玻璃矩形管道,垂直于空气加热管道竖直放置。 

进一步改进,所述的液滴发生器产生的液滴直径范围为0.5mm~6mm。 

    本实用新型有益效果在于: 

1、为液滴二次破碎机理研究设计了一种新的测量装置,相比于现有的实验系统,具有结构简单,便于操作的优点。

附图说明

图1为本实用新型的流程示意图。 

图2为本实用新型实验装置结构示意图。 

图3为空气加热管内部镍铬电热丝布置图。 

图4为液滴的变形特性随时间变化曲线。 

图5为液滴瞬时速度随时间变化曲线。 

图6为液滴瞬时加速度随时间变化曲线。 

图7为液滴变形各阶段的曳力系数。 

图8为不同直径的液滴数目分布表。 

具体实施方式

下面结合附图及以航空煤油为测量对象的实施例对本实用新型做进一步说明。 

本实用新型提供的气流中单液滴变形、破碎过程特性测量装置,如图2所示,包括冷态空气加热系统、数据采集处理系统和液滴发生器2,冷态空气加热系统包括连接有气流恒温控制箱7的两根平行的空气加热管道1,空气加热管道1一端连接有试验测量口3,另一端通过空气转子流量计5与空气压缩机6相连;液滴发生器2的液滴出口设置在实验测量口3;数据采集处理系统包括相连的高速相机4和计算机8,其中高速相机4拍摄实验测量口3。 

冷态空气加热系统:气源由最大排气量5m3/min、最大排气压力0.7Mpa的螺杆式空气压缩机6提供;通过测量范围为50 m3/h~300 m3/h的空气转子流量计5控制空气流量;为了既能减小实验系统所占空间又能够满足空气加热要求,冷态空气加热段被设计为相同的、且互相平行的两段圆形管道,并采用水平放置的方式,单个加热管道长800mm、外径100mm,外部包有酚醛泡沫保温材料、内部装有陶瓷保温管,采用最大加热温度1200℃镍铬电热丝加热方式(如图3所示),电热丝加热功率由气流恒温控制箱控制,压气机最大体积流量下空气的最大加热温度为300℃。 

液滴由可调液滴直径大小的液滴发生器2提供,液滴直径范围为0.5mm~6mm,实验测量口3设计成横截面为4cm×4cm、侧面装有长宽3cm、长30cm矩形石英玻璃的矩形管道,采用垂直于空气加热管道1的竖直放置的方式,为了稳定气流,实验测量口3与空气加热系统之间装有网状整流装置。 

液滴在气流中的变形、破碎、运动过程由全幅状态下最大帧数6000帧/秒的IDT-Y5高速相机捕获,捕获的图像数据按实验工况分类直接传输到与相机相连的计算机中;液滴实验图像在经过适当剪裁后进入软件处理系统进行后继的处理。 

本实用新型的测量方法,如图1所示,包括以下步骤: 

(1)、打开压气机,调节气流流量,使气流速度为11.6m/s;

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