低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统及方法，包括密封液滴生成装置、冷却装置、压力控制装置、信息采集处理装置，各装置之间通过管路连接；通过该平台设计的低温环境维持低沸点高挥发性介质的液体形态，并在常压环境下生成单液滴，极大限度地模拟了实际激光手术喷雾冷却等喷雾冷却方式中的操作环境，更加符合实际情况；可以在常温常压环境下对这类液体单液滴滴落过程中的蒸发特性进行研究，以便更好地掌握实际液滴的滴落特性，为喷雾冷却的数值模拟提供参考数据；可以准确分析这类液体单液滴撞击固体平板的动力学特性，更加深入地了解这类液体喷雾冷却液滴撞击受热面的撞击机理。

The system and method of droplet formation, evaporation observation and wall impact test in atmospheric pressure environment with low boiling point and high volatility medium

The invention discloses a liquid drop generation, evaporation observation and wall impact test system and method for low boiling point and high volatile medium in atmospheric pressure environment, which comprises a sealed liquid drop generation device, a cooling device, a pressure control device and an information acquisition and processing device, wherein each device is connected by a pipeline; the liquid form of low boiling point and high volatile medium is maintained in the low-temperature environment designed by the platform, and The formation of single droplet under atmospheric pressure can simulate the operating environment of spray cooling in real laser operation, which is more in line with the actual situation. It can study the evaporation characteristics of liquid droplets during normal temperature and atmospheric pressure, so as to better grasp the drop characteristics of actual droplets and provide a reference for numerical simulation of spray cooling. The data can accurately analyze the dynamic characteristics of the liquid droplet impacting on the solid plate, and further understand the impact mechanism of the droplet impinging on the heated surface of the liquid spray.

【技术实现步骤摘要】
低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统及方法
本专利技术属于液滴生成、滴落过程中的蒸发性观测与撞壁试验系统领域，具体涉及一种低沸点高挥发性介质在常压环境下液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统及方法。
技术介绍
喷雾液滴飞行过程中的蒸发与撞壁现象广泛存在于喷雾燃烧、喷雾冷却、喷雾干燥以及喷墨打印等
其中，喷雾冷却是指连续液态工质，借助高压气体或自身压力经喷嘴雾化成细小液滴后，喷射到受热部件表面，通过单相或两相换热机理带走热量的冷却方式，具有散热能力强、换热温差小、工质循环量小、没有沸腾滞后性、冷却均匀性好等特点，是解决高热流密度散热问题的有效方式，在电子元器件冷却，激光手术喷雾冷却等方面的应用日益突出，如何提高喷雾冷却的换热能力和换热效率是目前的一个研究热点。低沸点高挥发性介质喷雾冷却是一个十分复杂的物理过程，包含闪蒸雾化、液滴破碎、蒸发、聚合、碰撞等诸多过程，涉及到非平衡热力学、液滴动力学、传热传质、多相流等多学科交叉难点问题。虽然在实际应用中已得到了初步应用，但是相关理论研究仍不成熟，还未能从理论上揭示过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，包括常压环境液滴生成装置、冷却装置、压力控制装置和信息采集处理装置；/n密封液滴生成装置包括密封液罐(1)，密封液罐(1)上部设有制冷剂接入阀(3)、微量空气调节阀(4)、冷却管接入口(6)和冷却管接出口(7)，制冷剂接入阀(3)通过第一管路(a)连接制冷剂罐(11)，密封液罐(1)下部设有压力传感器(8)、温度传感器(9)和针头(10)，密封液罐(1)外部设有真空罐(2)，真空罐(2)上设有真空罐抽气阀(25)；/n冷却装置包括低温恒温箱(16)和冷却管(17)，低温恒温箱(16)上设有进液口阀(18)和出液口阀(...

【技术特征摘要】
1.低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，包括常压环境液滴生成装置、冷却装置、压力控制装置和信息采集处理装置；
密封液滴生成装置包括密封液罐(1)，密封液罐(1)上部设有制冷剂接入阀(3)、微量空气调节阀(4)、冷却管接入口(6)和冷却管接出口(7)，制冷剂接入阀(3)通过第一管路(a)连接制冷剂罐(11)，密封液罐(1)下部设有压力传感器(8)、温度传感器(9)和针头(10)，密封液罐(1)外部设有真空罐(2)，真空罐(2)上设有真空罐抽气阀(25)；
冷却装置包括低温恒温箱(16)和冷却管(17)，低温恒温箱(16)上设有进液口阀(18)和出液口阀(19)；冷却管(17)位于密封液罐(1)内部；冷却管(17)的一端连接冷却管接入口(6)的一端，冷却管(17)的另一端连接冷却管接出口(7)的一端；进液口阀(18)通过第三管路(c)在密封液罐(1)外部与冷却管接入口(6)的另一端连接；出液口阀(19)通过第四管路(d)在密封液罐(1)外部与冷却管接出口(7)的另一端连接；冷却管(17)与低温恒温箱(16)构成循环系统；
压力控制装置包括微量注射器(15)和外部空气平衡阀(5)，注射器(15)通过第二管路(b)与微量空气调节阀(4)连接，外部空气平衡阀(5)设置于真空罐(2)上；
信息采集处理装置包括可活动高速摄像机(29)、固定高速摄像机(27)、可活动灯光系统(20)、固定灯光系统(26)、光电传感器(21)和固体表面(23)，光电传感器(21)和固体表面(23)依次设置于针头(10)下方。


2.根据权利要求1所述的低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，针头(10)可拆卸的安装于密封液罐(1)下部，针头(10)上设有阀门。


3.根据权利要求1所述的低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，密封液罐(1)为圆柱形密闭钢罐，工作温度范围：-100℃～100℃，耐压范围：0MPa～10Mpa。


4.根据权利要求1所述的低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，压力控制装置还包括注射器台架(14)和注射泵(13)，注射器(15)安装于注射器台架(14)上；所述注射泵(13)用于驱动注射器(15)。


5.根据权利要求1所述的低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，其特征在于，信息采集处理装置还包括灯光系统活动支架(22)、摄像系统活动支架(28)、固体表面电动三维移动支架(12)和电脑(24)；所述可活动灯光系统(20)和固定灯光系统(26)安装于灯光系统活动支架(22)上，并置于固体表面(23)一侧，其中可活动灯光系统(20)能够进行上下移动，固定灯光系统(26)固定于灯光系统活动支架(22)上部；所述可活动高速摄像机(29)和固定高速摄像机(27)安装于摄像系统活动支架(28)上，并置于固体表面(23)另一侧，其中可活动高速摄像机(29)能够进行上下移动，固定高速摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：周致富，吕帆，陈斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61