本发明专利技术公开一种高温高压微液滴生成与蒸发特性试验方法与装置，装置包括高压试验系统、微液滴生成与转移系统、液滴悬挂与输送系统、温度控制系统、压力控制系统、实时观测系统；通过该试验系统在低温高压环境生成液滴，将低温液滴生成环境与高温液滴蒸发环境分隔开，极大的减少了液滴在进入实时观测装置观测点前的蒸发，更加符合实际情况，可以准确分析这高温高压环境下不同形状液滴的蒸发特性，更加深入地了解高温高压环境下不同形状液滴的蒸发机理，为液滴蒸发的数值模拟提供参考数据。据。据。
【技术实现步骤摘要】
高温高压微液滴生成与蒸发特性试验方法与装置
[0001]本专利技术属于液滴生成及蒸发特性试验系统领域，具体涉及一种高温高压微液滴生成与蒸发特性试验方法与装置。
技术介绍
[0002]航空发动机不仅仅是飞行的动力，同时也是航空事业发展的推动力。液滴蒸发是液体燃料燃烧的重要阶段，因此研究航空煤油蒸发特性对实现燃料在极端条件下顺利点火并充分燃烧，维持发动机高效稳定地运行和探究其节能减排的内在机理具有十分重要的应用价值。
[0003]由于航空煤油在高温下挥发性较强，为确保实验结果准确，实验要求液滴在低温高压环境生成，在高温高压环境进行蒸发试验，并且液滴一旦生成即在尽可能短的时间内开始进行观测。现有的实验装置有的直接在将液滴悬挂于高温环境，液滴的挥发性势必影响实验效果甚至得不到有意义的实验数据；有的在低温环境生成液滴随后利用电机传动移动加热装置，液滴极易脱落，且装置密封性较差，液滴在进入蒸发观测系统前已经开始蒸发。目前缺乏可靠的液滴生成于蒸发试验环境分离的试验方法与装置，导致现有的液滴蒸发研究存在液滴直接进入高温高压环境而提前蒸发等问题，和实际蒸发过程有较大差距。
技术实现思路
[0004]为解决难以在低温高压环境下生成不同形状液滴随后平稳输送到高温高压环境下进行液滴蒸发试验的问题，本专利技术提供一种高温高压微液滴生成与蒸发特性试验方法与装置，本专利技术避免了传统装置中液滴由常温环境进入高温高压环境过程中液滴提前蒸发导致的实验效果差的难题，实验精度高。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]高温高压微液滴生成与蒸发特性试验装置，包括高压试验系统、微液滴生成与转移系统、液滴悬挂与输送系统、温度控制系统、压力控制系统和实时观测系统；
[0007]所述高压试验系统包括高压密封罐，高压密封罐上部设有高压氮气接入阀、循环水接入阀和循环水接出阀、超压泄压安全阀、电动压力调节阀、温度控制仪；
[0008]所述微液滴生成与转移系统包括喷嘴、水平纤维支架、水平磁力传动装置和平流泵；喷嘴安装在水平纤维支架的顶端；水平磁力传动装置水平设置在高压密封罐侧壁上，且水平纤维支架与水平磁力传动装置内端连接；水平磁力传动装置与下可视化窗口同轴设置；平流泵设在高压密封罐外部；平流泵通过软管与喷嘴连接；
[0009]所述液滴悬挂与输送系统包括竖直磁力传动装置、竖直纤维支架和液滴悬挂系丝；竖直磁力传动装置竖直固定在高压密封罐底部；竖直纤维支架安装在竖直磁力传动装置顶部；液滴悬挂系丝安装在竖直纤维支架的顶端；
[0010]所述温度控制系统包括加热炉和水冷壁；加热炉和水冷壁安装于高压密封罐内部，并开设有可视化孔，可视化孔与高压密封罐上设置的上可视化窗口同轴设置，加热炉固
定在高压密封罐上部，加热炉外部套有水冷壁；循环水接入阀和循环水接出阀均与水冷壁连接；
[0011]所述压力控制系统与高压氮气接入阀、超压泄压安全阀、电动压力调节阀连接；
[0012]所述实时观测系统通过上可视化窗口和下可视化窗口进行观察。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述温度控制系统还包括热电偶、温度控制仪和低温恒温水浴；
[0014]热电偶有三个，第一热电偶安装于加热炉内，第二热电偶安装于加热炉外水冷壁内，第三热电偶安装于水冷壁外；热电偶与温度控制仪连接；
[0015]所述低温恒温水浴设有进液阀和出液阀；进液阀通过第二管路在高压密封罐外部与循环水接入阀的另一端连接；出液阀通过第一管路在高压密封罐外部与循环水接出阀的另一端连接；低温恒温水浴与水冷壁构成冷却水循环系统。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述压力控制系统包括高压氮气罐、高压软管和压力传感器；高压氮气罐通过高压软管与高压氮气接入阀的一端连接；高压氮气接入阀的另一端与高压密封罐连通；超压泄压安全阀、电动压力调节阀与高压密封罐连通；压力传感器设在高压密封罐内部；压力传感器与电动压力调节阀连接。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述实时观测系统包括设置在高压密封罐外部的光源、计算机和CCD相机；光源、CCD相机与上可视化窗的轴心线重合；光源与CCD相机轴向对称安装；CCD相机与计算机连接。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述竖直纤维支架与水平纤维支架各有一个自由度，分别能够沿Z轴、沿Y轴平动；所述水平磁力传动装置和竖直磁力传动装置动力输入与输出通过磁力传递扭矩和能量。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述加热炉采用红外纳米加热圈，加热炉的温度为300～1000K。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述光源为无频闪LED光源，通过改变光源的距离和CCD相机的镜头光圈大小调整补光强度，所述CCD相机前端设有放大截套和显微镜头。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述上可视化窗与下可视化窗上设有石英玻璃，加热炉和水冷壁两侧开孔且与上可视化窗对齐；加热炉与水冷壁正下方开一同直径的孔，用于使液滴通过。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述液滴悬挂系丝具有多种形状，液滴悬挂系丝形状控制所生成液滴的形状：
[0023]十字交叉的液滴悬挂系丝生成球形液滴，端部有球形封头的液滴悬挂系丝生成椭球形液滴，竖直的液滴悬挂系丝生成纺锤状液滴。
[0024]一种高温高压微液滴生成与蒸发特性试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0025]压力控制系统将高压密封罐中的压力调整到预定值；
[0026]温度控制系统控制温度控制仪调整加热炉加热功率，使液滴蒸发环境达到并保持在设定温度值；
[0027]启动平流泵，液体流经软管形成液滴粘附在喷嘴处，旋动水平磁力传动装置通过控制水平纤维支架伸长或缩短从而实现喷嘴携带液滴沿Y轴移动，实现低温高压下液滴的生成与转移；同时旋动竖直磁力传动装置控制竖直纤维支架沿Z轴运动实现液滴悬挂在液
滴悬挂系丝，随后旋动水平磁力传动装置使水平纤维支架与喷嘴向Y轴负方向退回，旋动竖直磁力传动装置将液滴迅速推入已预热至目标温度的加热炉，通过实时观测系统对液滴的蒸发情况和传热特性进行实时采集。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的主要优点在于：
[0029]本专利技术包括高压试验系统、微液滴生成与转移系统、液滴悬挂与输送系统、温度控制系统、压力控制系统、实时观测系统；加热炉外设有循环水水冷壁，阻隔加热炉内的热量向水冷壁外的气体散热，使高压密封罐内水冷壁外空间始终处于较低的环境温度，进而在低温高压环境生成液滴，将低温液滴生成环境与高温液滴蒸发环境分隔开，极大的减少了液滴在进入实时观测装置观测点前的蒸发，更加符合实际情况，可以准确分析这高温高压环境下不同形状液滴的蒸发特性，更加深入地了解高温高压环境下不同形状液滴的蒸发机理，为液滴蒸发的数值模拟提供参考数据，为这类试验的工业装置研发和软件设计提供更为实际的参考；通过该试验系统在低温高压环境生成液滴，将低温液滴生成环境与高温液滴蒸发环境分隔开，极大的减少了液滴在进入实时观测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高温高压微液滴生成与蒸发特性试验装置，其特征在于，包括高压试验系统、微液滴生成与转移系统、液滴悬挂与输送系统、温度控制系统、压力控制系统和实时观测系统；所述高压试验系统包括高压密封罐(28)，高压密封罐(28)上部设有高压氮气接入阀(13)、循环水接入阀(14)和循环水接出阀(18)、超压泄压安全阀(15)、电动压力调节阀(16)、温度控制仪(17)；所述微液滴生成与转移系统包括喷嘴(3)、水平纤维支架(4)、水平磁力传动装置(5)和平流泵(6)；喷嘴(3)安装在水平纤维支架(4)的顶端；水平磁力传动装置(5)水平设置在高压密封罐(28)侧壁上，且水平纤维支架(4)与水平磁力传动装置(5)内端连接；水平磁力传动装置(5)与下可视化窗口(27)同轴设置；平流泵(6)设在高压密封罐(28)外部；平流泵(6)通过软管(7)与喷嘴(3)连接；所述液滴悬挂与输送系统包括竖直磁力传动装置(1)、竖直纤维支架(2)和液滴悬挂系丝(29)；竖直磁力传动装置(1)竖直固定在高压密封罐(28)底部；竖直纤维支架(2)安装在竖直磁力传动装置(1)顶部；液滴悬挂系丝(29)安装在竖直纤维支架(2)的顶端；所述温度控制系统包括加热炉(24)和水冷壁(26)；加热炉(24)和水冷壁(26)安装于高压密封罐(28)内部，并开设有可视化孔，可视化孔与高压密封罐(28)上设置的上可视化窗口(9)同轴设置，加热炉(24)固定在高压密封罐(28)上部，加热炉(24)外部套有水冷壁(26)；循环水接入阀(14)和循环水接出阀(18)均与水冷壁(26)连接；所述压力控制系统与高压氮气接入阀(13)、超压泄压安全阀(15)、电动压力调节阀(16)连接；所述实时观测系统通过上可视化窗口(9)和下可视化窗口(27)进行观察。2.根据权利要求1所述的高温高压微液滴生成与蒸发特性试验装置，其特征在于，所述温度控制系统还包括热电偶(8)、温度控制仪(17)和低温恒温水浴(21)；热电偶(8)有三个，第一热电偶(8
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1)安装于加热炉(24)内，第二热电偶(8
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2)安装于加热炉外水冷壁内，第三热电偶(8
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3)安装于水冷壁外；热电偶(8
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1)与温度控制仪(17)连接；所述低温恒温水浴(21)设有进液阀(19)和出液阀(20)；进液阀(19)通过第二管路(b)在高压密封罐(28)外部与循环水接入阀(14)的另一端连接；出液阀(20)通过第一管路(a)在高压密封罐(28)外部与循环水接出阀(18)的另一端连接；低温恒温水浴(21)与水冷壁(26)构成冷却水循环系统。3.根据权利要求1所述的高温高压微液滴生成与蒸发特性试验装置，其特征在于，所述压力控制系统包括高压氮气罐(11)、高压软管(12)和压力传感器(25)；高压氮气罐(11)通过高压软管(12)与高压氮气接入阀(13)的一端连接；高压氮气接...
【专利技术属性】
技术研发人员：周致富，杨燃，印晶，陈斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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