液滴蒸发燃烧试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液滴蒸发燃烧试验装置，涉及液滴蒸发领域。该液滴蒸发燃烧试验装置包括：高压定容弹、加热系统、液滴生成与悬挂系统和图像采集系统、水冷系统；本发明专利技术通过上下定容弹之间的压差调整保证整个实验环境为高压环境，且输入有惰性气体，可避免实验过程中滴液出现自燃；另外在上下定容弹间还设计有单向阀可避免压差变化，且本发明专利技术提供的试验装置能够规避滴液的提前蒸发或自燃问题，实现规避人员手动操作存在的手抖问题，并能够精准确定位滴液与高温炉的相对位置，另外该装置可实现多液滴同步生成。液滴同步生成。液滴同步生成。

【技术实现步骤摘要】
液滴蒸发燃烧试验装置


[0001]本专利技术属于液滴蒸发领域，具体涉及一种液滴蒸发燃烧试验装置。

技术介绍

[0002]本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]喷雾本质上是大量液滴的蒸发，由于喷雾过程的复杂性，研究整个喷雾的雾化和蒸发机理是相当困难的，单个液滴的特性对于分析喷雾过程至关重要，因此有必要对研究单个液滴的蒸发特性进行研究。目前，液滴的蒸发的试验研究方法主要有4种：飞滴法、悬浮法、依附法和悬挂法。与单液滴蒸发试验装置类似，液滴燃烧的试验研究方法有3种：多孔球法、飞滴法和悬挂法。
[0004]液滴蒸发和燃烧试验台主要以飞滴法和悬挂法为主，飞滴法是采用单液滴喷射装置将液滴喷入高温高压的环境中，这种方式产生的液滴不受其他因素影响，缺点是由于液滴运动，拍摄的液滴蒸发过程实际是多个近似大小液滴的蒸发过程，不是一个液滴的蒸发过程，这对于蒸发过程液滴的变形和破碎的研究带来了不便。悬挂法是将液滴悬挂于热电偶丝上，利用移动装置快速将液滴置于高温高压环境中进行蒸发燃烧，同时利用高速相机拍摄液滴蒸发燃烧过程。目前，常压下液滴的燃烧特性研究较多，高压下的研究较少，这是因为常压下液滴的燃烧是高压下的基础，而且高压下试验操作难度较大。发动机缸内液滴处于高温高压环境，是一个比较复杂的过程，本研究拟搭建高温高压下的悬挂液滴蒸发燃烧试验台。
[0005]现有技术如申请号201810661201.4，专利技术名称为《一种单液滴蒸发实验装置》。该专利技术属于液滴蒸发
，具体涉及一种单液滴蒸发实验装置，该装置包括第一腔体和第二腔体，第一腔体设置在第二腔体的正上方，且通过一个竖直的孔道相连通。第一腔体内设置有液滴产生模块，用于产生单液滴，并使单液滴在重力作用下通过孔道向第二腔体滴落；在第二腔体内设置有石英挂丝，石英挂丝设置在孔道的下口的下方、用于悬挂住从第一腔体滴落的单液滴。由于单液滴是从第一腔体中滴落下来的，无需打开第二腔体向其中送入单液滴，因此不会对两个腔体的高压环境造成影响，从而能够解决高压环境下单液滴生成和悬挂困难的问题。
[0006]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种液滴蒸发燃烧试验装置，通过该试验装置可避免实验过程中滴液出现自燃；且在上下定容弹间设计有单向阀可避免压差变化过快存在的潜在安全危险；该试验装置还能够规避液滴的提前蒸发或自燃问题，实现规避人员手动操作存在的手抖问题，能够精准确定位滴液与高温炉的相对位置，另外该装置可实现多液滴同步生
成。
[0008]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0009]一种液滴蒸发燃烧试验装置，包含：高压定容弹、加热系统、液滴生成与悬挂系统、图像采集系统和水冷系统；
[0010]上述高压定容弹包括上定容弹和下定容弹；上下定容弹之间设计有单向阀；上定容弹中嵌套有加热系统；下定容弹中嵌套有液滴生成与悬挂系统；上定容弹下方设有用于控制高温炉内部温度的水冷系统；上述水冷系统包含散热箱、散热翅片组件、辅助排液组件；上述散热箱与散热翅片组件通过传输管体相连接；上述辅助排液组件位于散热箱及散热翅片组件的进出口端部。
[0011]对本专利技术而言，上述高压定容弹的主体材料包含不锈钢，不锈钢具有加工性能好、耐腐蚀、综合性能良好的特征；上述高压定容弹的温度≤1000℃，上述高压定容弹的压力≤5MPa。
[0012]对本专利技术而言，上述液滴蒸发燃烧试验装置还包含高压试验装置；上述高压试验装置包含空气压缩机、电磁阀、单项阀、球阀、节流阀、减压阀、高压气瓶和压力传感器；上述压力容器与压力传感器相串联，然后与并联设置的空气压缩机、高压气瓶相连接；上述1号球阀、2号球阀、1号电磁阀、2号电磁阀与压力传感器信号连接；上述2号电磁阀前安装有节流阀；上述高压气瓶出口安装有减压阀及单向阀。
[0013]对本专利技术而言，上述加热系统包含高温炉、温度控制器、热电偶丝；上述上定容弹内壁嵌套有高温炉，上述高温炉内嵌电加热体；上述电加热体为电炉丝，还包括通过低阻值火花塞与电炉丝连接的温度控制器；上述高温炉的上方设置有热电偶丝；上述高温炉前后设置有观察窗。
[0014]对本专利技术而言，上述液滴生成与悬挂系统包含液滴生成器、连杆、滚珠丝杆、碳化硅悬丝；上述连杆与滚珠丝杆通过滑块相连接；上述连杆上方有水平向的悬丝固定板，每两个悬丝固定板间均连接有拉紧的碳化硅悬丝，两根碳化硅悬丝在中心处相交，相交处用于承载液滴；上述液滴生成器的液滴出口位于碳化硅悬丝的上方。
[0015]对本专利技术而言，上述滚珠丝杠运输悬丝从下定容弹到上定容弹，并且在运输前进行气压调整；通过压差调整保证整个实验环境为高压环境，并且输入有惰性气体，以此避免实验过程中滴液出现自燃，无法精准获取实验图像以及实验的精准数据；上下定容弹之间通过设计单向阀等能够避免压差变化过快存在的潜在安全危险以及可能出现的大压差引起的巨大声响影响实验结果或破坏实验设备；在完成上述高压且输入有惰性气体的实验环境情况下，通过滚珠丝杠运输碳化硅悬丝以及其上部的滴液，能够规避滴液的提前蒸发或自燃问题且实现规避人员手动操作存在的手抖问题，且能够精准确定位滴液与高温炉的相对位置，避免滴液进入高温炉范围出现位置偏移，即滴落轨迹不可控问题。
[0016]对本专利技术而言，上述碳化硅悬丝的直径为0.1
‑
0.2mm，上述悬挂液滴的直径为0.6
‑
1.3mm。
[0017]对本专利技术而言，上述图像采集系统包含高速相机、LED背光灯、电脑；上述高速相机位于高温炉一侧的观察窗；上述LED背光灯位于高温炉另一侧的观察窗；上述高速相机通过导线与电脑连接；
[0018]对本专利技术而言，上述水冷系统还包含水泵流量控制器，水泵流量控制器通过导线
与高温炉内的热电偶丝相连，根据热电偶丝的传输数据控制水流量。
[0019]对本专利技术而言，上述散热箱包含第一散热箱、第二散热箱和第三散热箱；水体由传输管体进入第一散热箱，然后经过第三散热箱，通过散热翅片组件后，再进入第二散热箱由传输管体流出；上述第一散热箱与第二散热箱结构相同，通过这两个箱体内部的散热管体在箱体内部呈U型排布；上述第三散热箱包含换热柱体、换热翅片和换热腔室；上述第三散热箱由隔热板分为上下两个腔室，下部分腔室为换热腔室；上述换热柱体与换热翅片位于上部分腔室；上述换热柱体外设置有换热翅片，并与换热腔室顶部相连通；上部分腔室两侧分别开设有水体的进口和出口。
[0020]第三散热箱用于高温水体的快速换热；通过换热翅片和换热柱体来增大换热面积以及延长高温水体在第三箱体内部的换热时间；能够阻隔高温水体的流速以此实现对高温水体内部颗粒物的沉降，避免水中颗粒物过多对其他部件内壁造成打磨，且避免颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液滴蒸发燃烧试验装置，其特征在于，包含：高压定容弹、加热系统、液滴生成与悬挂系统、图像采集系统和水冷系统；所述高压定容弹包括上定容弹(170)和下定容弹(160)；所述上下定容弹之间设计有单向阀(505)；所述上定容弹(170)中嵌套有加热系统；所述下定容弹(160)中嵌套有液滴生成与悬挂系统；所述上定容弹(170)下方设有用于控制高温炉(150)内部温度的水冷系统(300)；所述水冷系统(300)包含散热箱、散热翅片组件(330)、辅助排液组件(320)；所述散热箱与散热翅片组件(330)通过传输管体相连接；所述辅助排液组件(320)位于散热箱及散热翅片组件(330)的进出口端部。2.根据权利要求1所述的一种液滴蒸发燃烧试验装置，其特征在于：所述加热系统包含高温炉(150)、温度控制器、热电偶丝(220)；所述上定容弹(170)内壁嵌套有高温炉(150)，所述高温炉(150)内嵌电加热体；所述电加热体为电炉丝，还包括通过低阻值火花塞与电炉丝连接的温度控制器；所述高温炉(150)的上方设置有热电偶丝(220)；所述高温炉(150)前后设置有观察窗。3.根据权利要求1所述的一种液滴蒸发燃烧试验装置，其特征在于：所述液滴生成与悬挂系统包含液滴生成器、连杆(161)、滚珠丝杆(162)、碳化硅悬丝(604)；所述连杆(161)与滚珠丝杆(162)通过滑块(165)相连接；所述连杆(161)上方有水平向的悬丝固定板(164)，每两个悬丝固定板间均连接有拉紧的碳化硅悬丝(604)，两根碳化硅悬丝在中心处相交，相交处用于承载液滴(603)；所述液滴生成器的液滴出口位于碳化硅悬丝(604)的上方。4.根据权利要求2所述的一种液滴蒸发燃烧试验装置，其特征在于：所述图像采集系统包含高速相机(110)、LED背光灯(130)、电脑；所述高速相机(110)位于高温炉(150)一侧的观察窗；所述LED背光灯(130)位于高温炉(150)另一侧的观察窗；所述高速相机(110)通过导线与电脑连接。5.根据权利要求1所述的一种液滴蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：周枫，王继刚，孙春华，董新宇，唐新程，乔信起，周新聪，王帅军，
申请(专利权)人：浙江省海洋开发研究院，
类型：发明
国别省市：