[发明专利]研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，包括实验腔体组件、加热系统、高压电系统和供气系统，其中，实验腔体组件提供密闭环境以及满足液滴蒸发的实验观测条件，加热系统提供微小壁面的加热以及为实验腔体环境提供稳定辐射热源，高压电系统为液滴在高压电充电情况下的蒸发结焦提供实验能力，供气系统则模拟微小壁面喷嘴孔吹除以及对实验腔体供气、抽气的作用。

2.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述实验腔体组件包括实验腔腔体(1)、实验腔底盖(4)和热壁面台(7)，所述实验腔腔体(1)安装在实验腔底盖(4)上，所述热壁面台(7)固定在实验腔腔体(1)内。

3.根据权利要求2所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述实验腔腔体(1)与实验腔底盖(4)采用螺纹连接，连接端面采用高温端面密封的方式。

4.根据权利要求2所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述热壁面台(7)通过两侧的热壁面台支柱(8)固定在实验腔腔体(1)内，所述的热壁面台(7)与热壁面台支柱(8)采用螺纹方式连接。

5.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述加热系统包括台面加热板(6)和腔体加热板(2)，所述台面加热板(6)固定在实验腔底盖(4)上，位于热壁面台(7)的正下方，所述腔体加热板(2)固定在实验腔腔体(1)的内壁上。

6.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述高压电系统的高压电源输出端子与热壁台面(7)连接，热壁台面(7)与实验腔腔体(1)和加热系统绝缘，高压电提供不同的电压强度和形式，实验腔底盖(4)与接地极相连。

7.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述供气系统包括通气管(9)，可伸缩的通气管(9)连接在实验腔底盖(4)上，在拆下台面加热板(6)后，通气管(9)能够连接至热壁台面(7)。

8.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述台面加热板(6)与热壁台面(7)之间留有一定空隙，采用辐射加热的方式为热壁台面(7)加热。

9.根据权利要求1所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置，其特征在于，所述实验腔体腔体(1)的顶部和前后面开视窗，使用耐高温透明材料密封贴合视窗口，然后使用螺栓以及压紧盖进行压紧密封。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的研究碳氢燃料液滴在微小尺度热壁面蒸发结焦的实验装置的实验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)、根据不同的实验需求，安装不同的热壁台面(7)，将台面加热板(6)通过二号高温绝缘螺栓(5)连接至实验腔底盖(4)上；

(2)、将腔体加热板(2)通过一号高温绝缘螺栓(3)连接至实验腔腔体(1)上，然后通过热壁面台支柱(8)将单平面热壁台面(7)安装至实验腔腔体(1)上，在实验腔腔体(1)用螺母将热壁面台支柱(8)拧紧；

(3)、将石英玻璃安装在实验腔腔体(1)上，并且密封拧紧，同时将实验腔腔体(1)与实验腔底盖(4)使用螺栓进行密封拧紧；

(4)、测试压力、温度传感器无误后，检查密闭性，根据需要通入不同的气体，测试密闭性，在大于2倍的实验压力下密闭保持压力24小时，压力变化不超过1％；

(5)、通过温控系统，使用腔体加热板(2)对腔体内部进行辐射加热，使得腔体内温度稳定，通过台面加热板(6)对热壁台面(7)进行加热，使其达到规定的温度并稳定维持；

(6)、观测设备调试，无误后，进行液滴蒸发反应实验，通过燃油给进系统，在热壁台面(7)上快速滴入液滴，测试状态变化，液滴蒸发及反应完全后，对结焦的壁面进行线下微观测试；

(7)、若实验通过高电压对液滴进行充电，则需要在步骤5调试完高压电系统和相应的测试系统后，再进行第6步，进行第6步前需要先通电；

(8)、若研究喷嘴口结焦，则需要将步骤1中将平面台面换为带喷嘴口的台面，步骤与1-7相同，或者在步骤5先滴入液滴，再进行后续的步骤，若研究带吹除的喷嘴口结焦，则需要在步骤1时，提前将液滴滴入喷嘴，再执行步骤1-3，步骤3需要增加吹除步骤，然后执行步骤4-6；

(9)、根据需要更换不同的台面的材料以及不同的碳氢燃料进行实验。