一种原位多功能结冰物理特性观测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种原位多功能结冰物理特性观测系统及方法，用于观测试样材料表面水滴结冰过程，包括：冻结模块、冻结过程观测模块、温度特征采集模块、结冰界面应力测量采集模块和结冰粘附强度测量模块；通过获取并存储各个模块采集的形态变化特征参数、粘附面积、内部温度变化特征参数及温度区域分布图、结冰界面应变特征参数和切向粘附力，并根据结冰界面应变特征参数计算冻结过程中的界面应力，以及根据粘附面积和切向粘附力计算切向粘附强度，充分了解水在材料表面的粘附过程形成机理，有助于开发、优化防除冰技术，降低清除材料表面覆冰时产生的高耗能、高成本以及污染环境的弊端。端。端。

【技术实现步骤摘要】
一种原位多功能结冰物理特性观测系统及方法


[0001]本专利技术涉及结冰探测
，更具体的说是涉及一种原位多功能结冰物理特性观测系统及方法。

技术介绍

[0002]在高纬、高海拔区域以及低温环境中，水易粘附在部件表面，并相变冻结结冰，附着在材料表面不易清除。冰粘附作为一种常见现象，但却给风机、电力输送、交通运输等工程领域，影响设备部件的正常运行，甚至引起安全事故以及人员伤亡。为减小冰粘附对工程领域的危害，工程领域已开发了多种防除冰技术，但通常是以高成本、高能耗、污染环境为代价。
[0003]了解水在冻结过程中特征参数的变化可有助于开发、优化现有防除冰技术，但是，已有结冰特征参数采集分析装置仅能采集水冻结过程中单一的特征参数，未能对冻结过程中水/冰形态特征、内部温度及其分布区域、水/冰粘附界面应力以及材料表面的粘附强度进行同步综合采集、对比分析，仅能从冻结过程中的单一特性分析水的冻结过程。
[0004]因此，如何提供一种原位多功能结冰物理特性观测系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
专利技术内容
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位多功能结冰物理特性观测系统，用于观测试样材料表面水滴结冰过程，其特征在于，包括：冻结模块、冻结过程观测模块、温度特征采集模块、结冰界面应力测量采集模块和结冰粘附强度测量模块；所述冻结模块包括半导体制冷片，所述试样材料置于所述半导体制冷片上，所述冻结模块用于通过所述半导体制冷片对所述试样材料的表面水滴进行冷却冻结；所述冻结过程观测模块，用于观察采集所述水滴的冻结过程中的图像获得形态变化特征参数，并获取冻结后冰的粘附面积；温度特征采集模块，用于采集所述水滴冻结过程中的内部温度变化特征参数及温度区域分布图；所述结冰界面应力测量采集模块包括应变片，所述应变片设于所述试样材料与所述半导体制冷片之间，所述结冰界面应力测量采集模块用于采集所述水滴在冻结过程中的结冰界面应变特征参数；所述结冰粘附强度测量模块包括可移动推拉力计，所述结冰粘附强度测量模块用于通过所述可移动推拉力计清除试样材料表面覆冰测量所述水滴冻结后的切向粘附力。2.根据权利要求1所述的一种原位多功能结冰物理特性观测系统，其特征在于，还包括计算分析模块，所述冻结过程观测模块、所述温度特征采集模块、所述结冰界面应力测量采集模块和所述结冰粘附强度测量模块均与所述计算分析模块连接；所述计算分析模块，用于获取并存储所述形态变化特征参数、所述粘附面积、所述内部温度变化特征参数及温度区域分布图、所述结冰界面应变特征参数和所述切向粘附力，并根据所述结冰界面应变特征参数计算冻结过程中的界面应力，以及根据所述粘附面积和所述切向粘附力计算切向粘附强度。3.根据权利要求1所述的一种原位多功能结冰物理特性观测系统，其特征在于，所述冻结模块还包括冷却浴、冷却扇、冷却头和可调直流电源；所述冷却浴、所述冷却扇与所述冷却头依次连接，所述冷却头和所述可调直流电源均与所述半导体制冷片连接；所述冷却浴和所述冷却扇进行冷循环对所述半导体制冷片进行制冷，所述可调直流电源用于通过调节电源的电流和电压改变半导体制冷片的功率。4.根据权利要求1所述的一种原位多功能结冰物理特性观测系统，其特征在于，所述冻结过程观测模块包括CCD和物镜，所述CCD与所述物镜连接，所述物镜分别设于正对所述试样材料的竖直方向和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷坤，王家旭，秦秀璋，韩丽曼，金敬福，丛茜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：