一种过冷大水滴生成装置制造方法及图纸

一种过冷大水滴生成装置，该装置包括风机系统、制冷系统、风道系统、液滴推进装置和换热管；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴内置于风道系统中；所述的液滴推进装置中设置软管与风道系统连接。本装置通过液滴推进装置将去离子水注射至换热管中，接着对制冷系统中的调整喷雾阀的开度来控制液氮的释放量，当液氮与空气在分风道中充分混合继而对换热管中的去离子水进行降温，生成过冷大水滴，通过本装置可缩短过冷大水滴的生成的时间，继而可进行开展后续相关的过冷大水滴的结冰特性研究和防除冰试验研究。和防除冰试验研究。和防除冰试验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种过冷大水滴生成装置


[0001]本技术属于过冷水制备
，具体涉及一种过冷大水滴生成装置。

技术介绍

[0002]自然界中，结冰现象无处不在，特殊情况下或特殊区域冰锥积累将带来十分严重的危害，飞机结冰所造成的飞行安全事故屡有发生。如今全球航空业的迅猛发展意味着越来越多的飞机将面临全球多样化气候的挑战。特别是在容易发生自然结冰的寒冷气候区域，空气中存在着许多低于冰点的小水滴，一旦飞机在结冰云层中飞行，就会使这些处于亚稳态的过冷水滴在接触表面迅速转变成为稳定状态的冰。飞机及发动机部件的迎风面都有可能发生结冰现象，结冰的部位包括飞机的机翼、风挡玻璃、旋翼、尾桨、发动机进气装置(进气道、防砂尘整流罩，防砂分离器，进口导流叶片等)、仪器传感头等。
[0003]近年来飞机结冰问题日益受到关注，云层中存在过冷大水滴(直径大于50μm的过冷水滴)引发的结冰造成的后果更加严重。过冷大水滴具有较大的水滴平均直径,较高的液态水含量等特征。过冷大水滴具备的这些特征使其发生变形、破碎和飞溅等动力学行为，撞击结冰过程中同时伴随着非稳态的传热结冰行为。这些因素耦合在一起，使过冷大水滴绕过机翼前缘和发动机部件的防除冰装置撞击在靠后的位置结冰，异常形成的冰脊使防除冰装置失效，飞机的气动性能急剧下降，极大威胁飞行安全。研究过冷大水滴对撞击结冰过程的影响有利于科研工作者更清晰地认知过冷大水滴结冰问题，完善过冷大水滴撞击结冰机理，建立更准确的非稳态传热结冰数学模型，并用来指导后续的飞机结冰防除冰装置设计，提高飞机在复杂结冰气候条件下飞行的安全性。因此，急需要开发一整套用于研究过冷大水滴结冰机理的平台(包括过冷大水滴生成装置、调控系统、检测系统、数据处理分析等)，以支持科研人员过冷大水滴结冰机理研究工作的开展和深入。
[0004]领域内现有的过冷大水滴生成系统(装置)通常使用换热器对气流进行冷却，然后冷却的气流对去离子水进行降温，但其生成过冷大水滴花费的时间太长，严重影响实验效率和研究活动进程。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术上的不足，为此，本申请的目的在于提供一种过冷大水滴生成装置，以用于生成过冷大水滴，可缩短过冷大水滴的生成的时间，从而提高实验效率。
[0006]为实现上述目的，本技术采用一种过冷大水滴生成装置，该装置包括风机系统、制冷系统、风道系统、液滴推进装置和换热管；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴内置于风道系统中；所述的液滴推进装置中设置软管与风道系统中设置的换热管连接。
[0007]进一步地，所述的风机系统包括支架和风机，其中，所述的风机底座由支架固定于建筑结构上。
[0008]进一步地，所述的风道系统包括第一蜂窝器、第二蜂窝器、阻尼网和风道，其中，所
述的风道内部从进风口至出风口方向依次布置第一蜂窝器、第二蜂窝器、阻尼网、风道和换热管，使得风机产生的气流能在第一蜂窝器和第二蜂窝器之间形成稳定均衡的气流，在经过阻尼网后达到最佳降温效果。
[0009]进一步地，所述的液滴推进装置包括注射泵、注射器和软管，其中，所述注射器柱内存储去离子液态水，所述的注射泵上安装注射器用于驱动注射动作，注射器出口通过软管与风管工作区内的换热管顶部入口形成密闭接口。
[0010]进一步地，所述的制冷系统包括液氮储罐、喷雾嘴、喷雾阀、液氮输送管，其中，所述喷雾嘴位于风道的混合区，所述液氮储罐位于风道外，所述的液氮储罐通过液氮输送管连接于喷雾嘴，所述的液氮输送管设置喷雾阀，喷雾阀用于释放液氮开关控制。
[0011]进一步地，所述的喷雾嘴内置于风道中，进一步限定，其处于所述的第一蜂窝器和第二蜂窝器之间。
[0012]进一步地，所述的风道的为中空圆柱体状，从进风口至出风口可划分为混合区、变径区和工作区；其中，所述的混合区中设置有预留口供制冷系统连接的液氮输送管接入；所述的工作区设置有预留口供液滴推进装置中软管接入。
[0013]进一步地，所述的第一蜂窝器、第二蜂窝器、阻尼网和喷雾嘴布置于风道的混合区中；所述的换热管布置于风道的工作区中。
[0014]进一步地，所述的风道外壁裹上一层保温层。
[0015]进一步地，所述的换热管，在其顶部的密闭接口接收液滴推进装置供给的大水滴，换热管在风道工作区超洁净良好稳定低温环境下，换热管底部形成过冷大水滴，用于科研人员后续开展实验等研究活动做准备。
附图说明
[0016]图1为装置的系统示意图；
[0017]图2为风道分区图；
[0018]图3为制冷系统详图；
[0019]图4为液滴推进装置详图。
[0020]图中：1、支架；2、风机；3、第一蜂窝器；4、制冷系统；4
‑
1 喷雾嘴；4
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2、液氮输送管；4
‑
3、喷雾阀；4
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4、液氮储罐；5、保温层；6、第二蜂窝器；7、阻尼网；
[0021]8、风道；8
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1、混合区；8
‑
2、变径区；8
‑
3、工作区；
[0022]9、液滴推进装置；9
‑
1注射泵、9
‑
2注射器、9
‑
3软管；
[0023]10、换热管。
具体实施方式
[0024]下面结合图1～4对具体实施方式进行进一步详细说明。
[0025]本技术提供一种过冷大水滴生成装置，该装置包括风机系统、制冷系统4、风道系统、液滴推进装置9和换热管10；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴4
‑
1内置于风道系统中；所述的液滴推进装置9中设置软管9
‑
3 与风道系统中设置的换热管10连接。
[0026]本实施例中的风机系统包括支架和风机2，其中，所述的风机2 底座由支架1固定
于建筑结构上。
[0027]本实施例中的风道系统包括第一蜂窝器3、第二蜂窝器6、阻尼网 7和风道8，其中，所述的风道8内部从进风口至出风口方向依次布置第一蜂窝器3、第二蜂窝器6、阻尼网7和换热管10，使得风机鼓入的气流能在第一蜂窝器和第二蜂窝器之间形成平稳均匀气流，在经过阻尼网后气流中的湍流度进一步降低，为工作区达到最佳降温效果做准备。
[0028]本实施例中的液滴推进装置包括注射泵9
‑
1、注射器9
‑
2和软管9
‑
3，其中，所述注射器9
‑
2柱内存储去离子液态水，所述的注射泵9
‑
1上安装注射器9
‑
2用于驱动注射动作，注射器9
‑
2出口通过软管9
‑
3与风道8 工作区内的换热管10顶部入口形成密闭接口。
[0029]本实施例中的制冷系统4包括液氮储罐4
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过冷大水滴生成装置，其特征在于：该装置包括风机系统、制冷系统(4)、风道系统、液滴推进装置(9)和换热管(10)；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴(4
‑
1)内置于风道系统中；所述的液滴推进装置(9)中设置软管(9
‑
3)与风道系统中设置的换热管(10)连接。2.如权利要求1所述的一种过冷大水滴生成装置，其特征在于：所述的风机系统包括支架(1)和风机(2)，其中，所述的风机(2)底座由支架(1)固定于建筑结构上。3.如权利要求1所述的一种过冷大水滴生成装置，其特征在于：所述的风道系统包括第一蜂窝器(3)、第二蜂窝器(6)、阻尼网(7)、风道(8)和换热管(10)，其中，所述的风道(8)内部从进风口至出风口方向依次布置第一蜂窝器(3)、第二蜂窝器(6)、阻尼网(7)、风道(8)和换热管(10)，使得风机鼓入的气流能在第一蜂窝器和第二蜂窝器之间形成平稳均匀气流，在经过阻尼网后气流中的湍流度进一步降低，为工作区达到最佳降温效果做准备。4.如权利要求1所述的一种过冷大水滴生成装置，其特征在于：所述的液滴推进装置包括注射泵(9
‑
1)、注射器(9
‑
2)和软管(9
‑
3)，其中，所述注射器(9
‑
2)柱内存储去离子液态水，所述的注射泵(9
‑
1)上安装注射器(9
‑
2)用于驱动注射动作，注射器(9
‑
2)出口通过软管(9
‑
3)与风道(8)工作区内的换热管(10)顶部入口形成密闭接口。5.如权利要求1所述的一种过冷大水滴生成装置，其特征在于：所述的制冷系统(4)包括液氮储罐(4
‑
4)、喷雾嘴(4
‑
1)、喷雾阀(4
‑
3)、液氮输送管(4
‑
2)，其中，所述喷雾嘴(4

【专利技术属性】
技术研发人员：金哲岩，周博通，徐毅，吴凌昊，王鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：