[发明专利]一种微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统及实验方法

权利要求书

1.一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统，它包括一个实验舱、光源（8）、高速摄像机（11）和计算机（12），所述实验舱包含上盖(13)、实验舱体(14)和下盖(17)，在实验舱体(14)上设有两个相对的石英玻璃视窗；其特征是：它还包括一个微米级颗粒供给单元和一个设置在实验舱中的撞击单元，所述微米级颗粒供给单元包含载气瓶（1）、两个质量流量计（2）、一个湿颗粒发生器（3）和一个混合器（4），载气瓶（1）通过两路管道，一路经一个质量流量计（2）、湿颗粒发生器（3）连接混合器（4），另一路经另一个质量流量计（2）连接混合器（4），从混合器（4）流出的载气与微米级颗粒混合气经绕有传热带（5）的蛇形管道连接撞击单元；所述撞击单元包含撞击平台（20）和微粒供给管(21)，固定在上盖(13)上的微粒供给管(21)与绕有传热带（5）的蛇形管道连接，在微粒供给管(21)出气口的外壁上设有连接温度控制器（6）的第一热电偶(7)，撞击平台（20）采用下端连接电热棒(9)的圆柱体结构，在撞击平台（20）的外壁上设有连接另一温度控制器（6）的第二热电偶(7a)，连接调压器（10）的电热棒(9)位于固定在连接体（18）中的陶瓷管(19)中，连接体（18）与下盖(17)之间采用螺栓连接；所述光源（8）、石英玻璃视窗、撞击单元和高速摄像机（11）安装在一条直线上，高速摄像机（11）电连接计算机（12）。

2.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统，其特征是：所述实验舱体(14)的下侧壁上设有开孔（14a）。

3.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统，其特征是：所述第一热电偶(7)设置在微粒供给管(21)出气口外壁的0.5-1.5mm处，温度控制器（6）控制微粒供给管(21)的出气温度为220-240℃。

4.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统，其特征是：所述第二热电偶（7a）设置在撞击平台（20）的外壁上0.5-1.5mm处，所述调压器（10）控制电热棒(9)的加热功率，由温度控制器（6）控制撞击平台（20）的温度为190-210℃。

5.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验系统，其特征是：所述撞击平台（20）的圆柱体直径为1.8-2.2mm。

6.一种温湿度可控的微米级颗粒与不同表面碰撞的实验方法，该实验方法采用权利要求1所述的实验系统来实现，其特征是：采用如下步骤：

（1）将微量已干燥的煤灰颗粒放入湿颗粒发生器内；

（2）将高速摄像机（11）与计算机（12）连接，更改计算机IP地址；

（3）用安装在计算机（12）上的高速摄像机（11）自带控制软件设置摄像机参数，如分辨率、采样率和曝光时间，摄像机触发方式为延迟触发；

（4）调整高速摄像机（11）的焦距，使拍摄区域内成像清晰，准备拍摄；

（5）检查第一热电偶(7)、第二热电偶（7a）已达到设定温度值；

（6）打开气阀，迅速调整气流流量后，待气流稳定后，点击拍摄按钮，进行拍摄；

（7）观察计算机（12）上显示的实时图像，待适当时间后，点击停拍按钮，结束记录；

（8）点击回放按钮，观察已记录的图片，如果图片显示颗粒不清晰或未捕捉到颗粒，则重新拍摄，直至捕捉到成像清晰的颗粒撞击平板表面过程；

（9）将拍摄的视频保存至计算机（12）中，以供后续图像处理。