一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置与评估方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置与评估方法。装置包括液滴可控发生单元，供气单元，定位与测试单元，废液回收单元、轮胎、底箱、试样。液滴可控发生单元包括储气罐、气泵、供气管路、中央处理器与计算机，供气单元包括控速套筒、减压阀与气体流量控制器，定位与测试单元包括升降支架、三轴可调载样台、冷光源、高速摄像仪，废液回收单元包括漏斗支架和集液漏斗。另一方面，本发明专利技术的一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试评估方法，采用前述一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置来实现。该方法考虑了液滴撞击能量对润湿过程的影响，与常规缓慢润湿特性参数相比更符合工程实际。工程实际。工程实际。

【技术实现步骤摘要】
一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置与评估方法


[0001]本专利技术涉及抑尘剂性能测评
，特别涉及一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置与评估方法。

技术介绍

[0002]当前抑尘剂润湿性能评估主要使用静态接触角、沉降时间、毛细上升高度、渗透速率等缓慢润湿特性参数。在利用接触角评价抑尘液滴润湿能力时，需将液滴缓慢滴在尘粒压片上从而实现三相接触，形成用于评价的接触角。当使用沉降时间评价抑尘剂润湿能力时，是将粉尘均匀洒在抑尘溶液表面上，观测粉尘全部沉降至试液中所需的时间。当使用毛细上升高度评价时，将装有粉尘颗粒的试管底部置于抑尘溶液中，测定抑尘溶液在试管中的毛细上升高度来评估。当使用渗透速率评价时，是将抑尘剂溶液置于粉尘床上，测定其在重力作用下对粉尘床的渗透速度。然而，使用以上参数来评估液滴对煤的润湿能力具有明显的局限性。这是由于在工程实践中，液滴是具有喷射速度的。液滴对矿物的撞击时间尺度远低于液滴在矿物表面缓慢展铺、渗透的时间尺度。为此，深入分析液滴撞击过程，开发新的评价指标具有重要意义。
[0003]在液滴粒径较大时，可依靠自身重力自然滴落。若液滴体积小，受到的重力小于管口或针孔与液滴之间相互作用力，将导致液滴无法正常滴落而悬停在管口或针孔处。此外，液滴仅靠自身重力滴落，液滴撞击速度通常不高，进而无法对液滴高速撞击矿物表面时的润湿行为进行实验。为此，找到一种能够使液滴体积、撞击速度可控的实验方法，进而有效捕捉并分析液滴对矿物撞击过程中润湿行为是十分重要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置与评估方法。可实现微小液滴产生、喷射和精准撞击，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置，包括液滴可控发生单元，供气单元，定位与测试单元，废液回收单元、轮胎、底箱、试样。所述液滴可控发生单元包括储气罐、气泵、供气管路、中央处理器与计算机；所述供气单元包括控速套筒、减压阀与气体流量控制器；所述定位与测试单元包括升降支架、三轴可调载样台、冷光源、高速摄像仪；所述废液回收单元包括漏斗支架和集液漏斗；所述储气罐与气泵相连，气泵通过供气管路与控速套筒相连，控速套筒通过升降支架固定，控速套筒下方设置三轴可调载样台；所述三轴可调载样台上方放置试样，一侧设有冷光源，对侧设有高速摄像仪，所述高速摄像仪通过中央处理器与计算机连接；所述底箱上放置漏斗支架，漏斗支架上设置集液漏斗。
[0006]所述液滴可控发生单元还包括减压阀、供气电磁阀、针管喷嘴、橡胶进样软管、供液电磁阀、蠕动泵与储液槽。所述气泵通过供气管路与针管喷嘴相连，所述供气管路上设有减压阀与供气电磁阀。所述针管喷嘴与橡胶进样软管相连，所述橡胶进样软管上设有供液
电磁阀连接至蠕动泵，所述蠕动泵与储液槽连接。所述储液槽含有两个子槽，一个子槽放置待测溶液，另一个子槽放置有超纯水。所述蠕动泵、气泵、供液电磁阀、供气电磁阀通过中央处理器与计算机连接。
[0007]所述供气单元还包括旋转闭合扇、整流栅、温湿度复合传感器、喷雾管、微雾加湿器。所述控速套筒内部安装有五个以针管喷嘴为中心、圆形分布的点状激光发生器。控速套筒下方设有旋转闭合扇，旋转闭合扇下方设有整流栅。所述旋转闭合扇与控速套筒所形成的内部空间装有温湿度复合传感器及喷雾管，所述喷雾管与微雾加湿器相连，所述微雾加湿器通过橡胶进样软管经蠕动泵与储液槽连接。所述气体流量控制器、温湿度复合传感器通过中央处理器与计算机连接。
[0008]所述定位与测试单元的三轴可调载样台表面通过合页安装有二位标尺；所述废液回收单元的集液漏斗通过集液管与废液槽相连。
[0009]另一方面，本专利技术的一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试评估方法，采用前述一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置来实现，该评估方法包含以下步骤：
[0010]S1.对高速摄像仪侧拍或俯拍获取的时间序列图像进行灰度转化、添加噪声、去噪处理，利用含二位标尺的图像获得单位像素代表的长度，进而提取每张图像中液滴展铺长度d或展铺面积s；
[0011]S2.将获取的时间序列液滴展铺长度d或展铺面积s，分别除以液滴撞击矿物表面前最后时刻的等效直径D或等效面积S，获得无量纲展铺长度d
*
或无量纲展铺面积s
*
随时间的变化曲线。
[0012]S3.从无量纲展铺长度d
*
或无量纲展铺面积s
*
随时间的变化曲线中提取最大值，获得无量纲最大展铺长度d
*max
或无量纲最大展铺面积s
*max
，并将d
*max
或s
*max
作为评估液滴润湿能力的评价指标。
[0013]本专利技术的效果和益处有：
[0014]1.本专利技术中可实现微液滴自动化生成，液滴大小可控。
[0015]2.解决了微液滴附着在针头处，不能正常滴落的问题。通过在针管喷嘴内的微液滴后方产生空气柱，迫使微液滴与喷嘴分离，实现微液滴的滴落。
[0016]3.通过供气单元解决了提高液滴撞击速度的问题，可以将液滴提升到一个较大的速度用以研究高速撞击。
[0017]4.通过比较液滴撞击过程中的无量纲最大展铺长度d
*max
或无量纲最大展铺面积s
*max
，实现对润湿性的评估。该方法考虑了液滴撞击能量对润湿过程的影响，与常规缓慢润湿特性参数相比更符合工程实际。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置的总体结构示意图；
[0019]图2是本专利技术一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置的旋转闭合扇结构示意图；
[0020]图3是本专利技术一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置的控速套筒剖视图；
[0021]图4是本专利技术一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置的二位标尺俯视图和侧视图；
[0022]图5是本专利技术一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试评估方法的方法流程图。
[0023]其中，1
‑
气泵、2
‑
储气罐、3
‑
轮胎、4
‑
三轴可调载样台、5
‑
中央处理器、6
‑
底箱、7
‑
废液槽、8
‑
集液管、9
‑
储液槽、10
‑
蠕动泵、11
‑
漏斗支架、12
‑
集液漏斗、13
‑
冷光源、14
‑
橡胶进样软管、15
‑
试样、16
‑
供液电磁阀、17
‑
微雾加湿器、18
‑
整流栅、19
‑
喷雾管、20
‑
旋转闭合扇、21
‑
控速套筒、22
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置，其特征在于：包括液滴可控发生单元，供气单元，定位与测试单元，废液回收单元、轮胎、底箱、试样；所述液滴可控发生单元包括储气罐、气泵、供气管路、中央处理器与计算机；所述供气单元包括控速套筒、减压阀与气体流量控制器；所述定位与测试单元包括升降支架、三轴可调载样台、冷光源、高速摄像仪；所述废液回收单元包括漏斗支架和集液漏斗；所述储气罐与气泵相连，气泵通过供气管路与控速套筒相连，控速套筒通过升降支架固定，控速套筒下方设置三轴可调载样台；所述三轴可调载样台上方放置试样，一侧设有冷光源，对侧设有高速摄像仪，所述高速摄像仪通过中央处理器与计算机连接；所述底箱上放置漏斗支架，漏斗支架上设置集液漏斗。2.根据权利要求1所述的一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置，其特征在于：所述液滴可控发生单元还包括减压阀、供气电磁阀、针管喷嘴、橡胶进样软管、供液电磁阀、蠕动泵与储液槽；所述气泵通过供气管路与针管喷嘴相连，所述供气管路上设有减压阀与供气电磁阀；所述针管喷嘴与橡胶进样软管相连，所述橡胶进样软管上设有供液电磁阀连接至蠕动泵，所述蠕动泵与储液槽连接；所述储液槽含有两个子槽，一个子槽放置待测溶液，另一个子槽放置有超纯水；所述蠕动泵、气泵、供液电磁阀、供气电磁阀通过中央处理器与计算机连接。3.根据权利要求1所述的一种运动液滴撞击矿物表面润湿性测试装置，其特征在于：所述供气单元还包括旋转闭合扇、整流栅、温湿度复合传感器、喷雾管、微雾加湿器；所述控速套筒内部安装有五个以针管喷嘴为中心、圆形分布的点状激光发生器；控速...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩方伟，胡福宏，张金宜，赵月，刘美，彭莹莹，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：