一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统及方法，涉及低温液滴撞击实验的技术领域，包用于供水的水箱、用于提供密闭空间的实验箱、用于拍摄的拍摄机构、用于调控实验温度的控温机构、用于调控实验湿度的控湿机构、用于调控样品温度的制冷机构、用于生成低温液滴的低温液滴生成机构、以及调控样品摆放状态的夹持机构，且该夹持机构用于控制样品升降、以竖向为转动中心进行转动、以及以横向为转动中心进行转动；即此方案实现了实验温度调控、实验湿度调控、以及液滴碰撞角度调控，模拟场景丰富多样，从而切实解决了现有技术模拟实验场景类型过少的问题。验场景类型过少的问题。验场景类型过少的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统及方法


[0001]本专利技术涉及低温液滴撞击实验的
，特别涉及一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统及方法。

技术介绍

[0002]冻雨是初冬或冬末春初时节常见的一种灾害性天气，过冷状态的雨滴落在温度低于0℃的地面，立刻冻结成光滑透明的冰层。严重的冻雨灾害会使得输电线路大面积覆冰，面临倒塌、断电的威胁，或者动车组受电弓取流不畅，被迫降速，又或者气象监测设备失灵，甚至威胁飞机航行安全等。
[0003]冻雨环境下表面的结覆冰雪为我国的电力输运、铁路运输、气象监测、航空航天等领域提出了严峻的挑战，超疏水自清洁涂层表面由于可以排斥撞击表面的低温液滴而在防结冰领域展现良好的应用前景。然而现有的液滴撞击低温表面的测试装置存在诸多不足，例如液滴依靠下落过程与周围空气的换热无法控制液滴温度(CN105891206A、CN105865100A)；无法模拟实际低温冻雨工程应用过程中不同的温湿度环境(CN113489122A、CN114460125A)和液滴与表面的夹角(CN114354674A)，难以满足防结冰涂层的测试需求。
[0004]因此，现有技术并不能全面模拟各种实际环境，为此急需一种能够解决此问题的技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统及方法，以解决现有技术模拟实验场景类型过少的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，包括水箱、实验箱、拍摄机构、控温机构、控湿机构、夹持机构、制冷机构和低温液滴生成机构；所述水箱用于为液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统供水；所述实验箱内部设有实验腔，所述实验箱的侧壁设有用于观察所述实验腔的观察窗；所述拍摄机构设于所述实验箱外，所述拍摄机构的拍摄区域对准所述观察窗；所述控温机构用于调控所述实验腔的内部温度；所述控湿机构用于调控所述实验腔的内部湿度；所述夹持机构设于所述实验腔内，所述夹持机构设有用于夹持样品的试片夹，所述夹持机构用于控制所述样品升降、以竖向为转动中心进行转动、以及以横向为转动中心进行转动；所述制冷机构用于控制所述样品的温度；所述低温液滴生成机构设于所述实验箱的上部，所述低温液滴生成机构的出液口用于对准所述样品。
[0007]在其中一个实施例中，所述夹持机构还包括底座、竖向导向杆、支座和转动杆；所述底座上竖向设有所述竖向导向杆；所述竖向导向杆上安装有可沿其轴向升降的所述支座；所述支座上安装有可自转的所述转动杆；所述转动杆与所述竖向导向杆相互垂直，所述转动杆的端部设有所述试片夹。
[0008]在其中一个实施例中，所述底座为磁性表座，所述底座与所述实验腔内部磁性吸附。
[0009]在其中一个实施例中，所述拍摄机构包括相机光源、高速相机和计算机；所述相机光源的照射区域对准所述观察窗；所述高速相机的拍摄区域对准所述观察窗；所述计算机用于接收分析所述高速相机的拍摄内容。
[0010]在其中一个实施例中，所述控温机构包括温度传感器和制冷机组；所述温度传感器用于监测所述实验腔内的温度；所述制冷机组用于制冷调控所述实验腔内的温度。
[0011]在其中一个实施例中，所述控湿机构包括湿度传感器、蠕动泵和喷雾头；所述湿度传感器用于监测所述实验腔内的湿度；所述蠕动泵的进水端与所述水箱接通，所述蠕动泵的出水端与所述喷雾头接通；所述喷雾头设于所述实验腔内。
[0012]在其中一个实施例中，所述制冷机构包括贴片式温度传感器、半导体制冷片和散热风扇；所述贴片式温度传感器用于贴附于所述样品上；所述半导体制冷片的上方用于放置所述样品；所述散热风扇对准所述半导体制冷片的发热处。
[0013]在其中一个实施例中，所述低温液滴生成机构包括蠕动泵、探针式温度传感器和注射针头；所述蠕动泵的进水端与所述水箱接通，所述蠕动泵的出水端与所述注射针头接通；所述探针式温度传感器设于所述注射针头处，所述探针式温度传感器用于测量液滴的温度；所述注射针头设于所述实验腔内，所述注射针头的出液口用于对准所述样品。
[0014]在其中一个实施例中，所述观察窗的内部设有抽真空层，所述抽真空层用于进行抽真空加热处理。
[0015]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统的应用方法，利用所述液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统改变实验温度、实验湿度和所述样品摆放角度进行实验。
[0016]本专利技术的有益效果如下：
[0017]由于所述控温机构用于调控所述实验腔的内部温度，所以实验温度的调控则得以实现，而所述控湿机构用于调控所述实验腔的内部湿度，则实现了实验湿度的调控，而所述夹持机构用于控制所述样品升降、以竖向为转动中心进行转动、以及以横向为转动中心进行转动，则实现了各种碰撞角度的调控模拟，从而切实解决了现有技术模拟实验场景类型过少的问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例提供的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实验场景一的拍摄图；
[0021]图3是本专利技术实验场景二的拍摄图；
[0022]图4是本专利技术实验场景三的拍摄图。
[0023]附图标记如下：
[0024]10、水箱；
[0025]20、实验箱；21、实验腔；22、观察窗；23、进气口；24、样品表面温度控制面板；25、箱体温湿度控制面板；
[0026]30、拍摄机构；31、相机光源；32、高速相机；33、计算机；
[0027]40、夹持机构；41、试片夹；42、底座；43、竖向导向杆；44、支座；45、转动杆；
[0028]50、制冷机构；51、半导体制冷片；52、散热风扇；
[0029]60、低温液滴生成机构；61、注射针头；62、硅胶软管；63、循环水路；
[0030]70、样品；
[0031]80、制冷机组；
[0032]91、蠕动泵；92、喷雾头。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034]本专利技术提供了一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，其实施例如图1所示，包括水箱10、实验箱20、拍摄机构30、控温机构、控湿机构、夹持机构40、制冷机构50和低温液滴生成机构60。
[0035]有关所述水箱10，其作用是将自身作用液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统的水源，譬如控湿机构可以从水箱10获取水源，以进行实验箱20内部的湿度调控，而低温液滴生成机构60则可从水箱10获取水源，以进行低温液滴的生成；因此对于水箱10的设置并无特殊要求，只需确保水箱10用于为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，其特征在于，包括水箱、实验箱、拍摄机构、控温机构、控湿机构、夹持机构、制冷机构和低温液滴生成机构；所述水箱用于为液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统供水；所述实验箱内部设有实验腔，所述实验箱的侧壁设有用于观察所述实验腔的观察窗；所述拍摄机构设于所述实验箱外，所述拍摄机构的拍摄区域对准所述观察窗；所述控温机构用于调控所述实验腔的内部温度；所述控湿机构用于调控所述实验腔的内部湿度；所述夹持机构设于所述实验腔内，所述夹持机构设有用于夹持样品的试片夹，所述夹持机构用于控制所述样品升降、以竖向为转动中心进行转动、以及以横向为转动中心进行转动；所述制冷机构用于控制所述样品的温度；所述低温液滴生成机构设于所述实验箱的上部，所述低温液滴生成机构的出液口用于对准所述样品。2.根据权利要求1所述的液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，其特征在于，所述夹持机构还包括底座、竖向导向杆、支座和转动杆；所述底座上竖向设有所述竖向导向杆；所述竖向导向杆上安装有可沿其轴向升降的所述支座；所述支座上安装有可自转的所述转动杆；所述转动杆与所述竖向导向杆相互垂直，所述转动杆的端部设有所述试片夹。3.根据权利要求2所述的液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，其特征在于，所述底座为磁性表座，所述底座与所述实验腔内部磁性吸附。4.根据权利要求1所述的液滴撞击过冷表面结冰测试装置系统，其特征在于，所述拍摄机构包括相机光源、高速相机和计算机；所述相机光源的照射区域对准所述观察窗；所述高速相机的拍摄区域对准所述观察窗；所述计算机用于接收分析所述高速相机的拍摄内容。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗荘竹，朱泽玮，李镜波，罗一旻，陈力滔，杨雨杰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：