【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于先进激光测量，涉及一种高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置。
技术介绍
1、高温烟气使用喷雾冷却降温应用广泛，包括消防安全、工业烟气控制、燃气轮机排烟降温等各个领域。不同领域喷雾参数的最佳适配区间不一致，精准调整喷雾参数(液滴温度、喷雾压力等)有利于高温烟气降温以及抑制。在消防安全领域，通过分析高温烟气中液滴温度分布，可获取液滴的蒸发吸热量，有利于明晰液滴换热是否充分；在工业烟气控制领域，为避免液滴对加工材料的破坏，喷雾对高温烟气消除动量与降温的同时，需要精准控制液滴的运动范围及形态；在燃气轮机排烟降温方面，对燃气轮机排烟进行喷雾处理，需要液滴快速蒸发，高效降温。在这些场景下精准调整喷雾参数，需准确评估高温烟气和喷雾的换热效果、烟气动量削弱效果，明晰液滴场的作用范围及流动形态。因此，需要研发出一种高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，该装置有效消除了因激光强度的纵向衰减造成的测温误差，实现了喷雾液滴群温度数据的量化分析，还原了高温烟气作用下喷雾液滴群的形态变化。
2、本专利技术所采用的技术方案是，高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，包括烟气散发装置，烟气散发装置连通密封容器，密封容器内设有喷雾装置，激光诱导荧光测温装置作用于喷雾装置。
3、本专利技术的特点还在于：
4、烟气散发装置包括依次通过送风管道
5、喷雾装置包括虹吸式空气雾化喷嘴，虹吸式空气雾化喷嘴位于密闭容器内，虹吸式空气雾化喷嘴的一侧通过送气管连接空气压缩机，虹吸式空气雾化喷嘴的另一侧通过送水管连接水泵，水泵位于有机玻璃容器内，机玻璃容器放置在可加热式磁力搅拌器上。
6、送气管上设有压力表。
7、送水管上设有流量计。
8、虹吸式空气雾化喷嘴安装在固定支架上。
9、激光诱导荧光测温装置包括激光器，激光器连接ccd相机，ccd相机的镜头处安装有滤光片，激光器与ccd相机的连接线上设有同步器。
10、高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置的喷雾液滴群温度测量方法，具体包括如下步骤：
11、步骤1，在有机玻璃容器中配制荧光分子水溶液，使用可加热式磁力搅拌器将荧光分子水溶液搅拌均匀并进行加热，荧光分子水溶液加热的温度范围为24℃～50℃，当荧光溶液浓度一定时，相同的激光强度下荧光强度与水溶液温度符合如下关系，见公式(1)：
12、
13、式中，it为荧光强度，ij为激发光的强度，c为荧光溶液浓度，为量子效率，ε为摩尔吸光系数，λe/λf为激发光与荧光波长的比值；
14、步骤2，通过ccd相机采集被激光器激发后的荧光分子水溶液的荧光图像；
15、步骤3，使用matlab获取各温度下荧光图像的荧光强度数据矩阵，选取矩阵中心列ii最大值为基准值i0，利用得到各温度下平均误差修正系数et，接着利用公式iy＝et·it得到修正后各温度对应荧光图像的荧光强度值iy；
16、步骤4，使用计算机从图像中提提取修正后的荧光强度值，将不同温度所对应的荧光强度值进行归一化处理，利用公式(1)得到荧光分子水溶液温度—荧光强度的标定曲线；
17、步骤5，启动高温烟气散发装置和喷雾装置，将荧光分子水溶液作为水源形成喷雾，采集喷雾与高温烟气相互作用时的喷雾荧光图像，实现喷雾形态可视化；
18、步骤6，利用已建立的荧光分子水溶液温度—荧光强度的标定曲线，通过荧光图像后处理算法将喷雾荧光图像中的荧光强度值转换成温度值，获得喷雾液滴群的温度分布。
19、本专利技术的有益效果如下：
20、1.本专利技术针对高温烟气作用下喷雾液滴群，设计出简洁易实现的激光诱导荧光的液滴测温装置，可以非侵入测量高温烟气作用下喷雾液滴群的温度分布。具体体现在仅通过单台激光器和ccd相机，即可实现荧光分子的激发和喷雾荧光图像的瞬态捕获。
21、2.本专利技术利用荧光水溶液温度与荧光强度的对应关系，编写了高温烟气-喷雾共同作用过程下喷雾荧光图像后处理算法，可获取喷雾形态变化、喷雾扩散范围、喷雾液滴群温度等流场参数。
22、3.由于激光强度的纵向衰减会削弱荧光分子被激发后的发光强度，荧光图像上荧光强度沿纵向逐渐降低影响喷雾液滴群温度测量的准确度，本专利技术通过确定各温度下的平均修正系数对激光强度进行补偿，修正了因激光强度纵向衰减造成的测温误差。
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1.高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：包括烟气散发装置，烟气散发装置连通密封容器(25)，密封容器(25)内设有喷雾装置，激光诱导荧光测温装置作用于所述喷雾装置。
2.根据权利要求1所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述烟气散发装置包括依次通过送风管道(5)连接的离心风机(1)、加热器(2)、静压箱(3)，静压箱(3)通过倾斜设置的送风口(4)与通密封容器(25)连接。
3.根据权利要求2所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述喷雾装置包括虹吸式空气雾化喷嘴(6)，虹吸式空气雾化喷嘴(6)位于密闭容器(25)内，虹吸式空气雾化喷嘴(6)的一侧通过送气管(8)连接空气压缩机(7)，虹吸式空气雾化喷嘴(6)的另一侧通过送水管(11)连接水泵(12)，水泵(12)位于有机玻璃容器(23)内，机玻璃容器(23)放置在可加热式磁力搅拌器(13)上。
4.根据权利要求3所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述送气管(8)上设有压力表
5.根据权利要求3所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述送水管(11)上设有流量计(10)。
6.根据权利要求3所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述虹吸式空气雾化喷嘴(6)安装在固定支架(21)上。
7.根据权利要求3所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述激光诱导荧光测温装置包括激光器(16)，激光器(16)连接CCD相机(17)，CCD相机(17)的镜头处安装有滤光片(18)，激光器(16)与CCD相机(17)的连接线上设有同步器(19)。
8.根据权利要求7所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置的喷雾液滴群温度测量方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：包括烟气散发装置，烟气散发装置连通密封容器(25)，密封容器(25)内设有喷雾装置，激光诱导荧光测温装置作用于所述喷雾装置。
2.根据权利要求1所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述烟气散发装置包括依次通过送风管道(5)连接的离心风机(1)、加热器(2)、静压箱(3)，静压箱(3)通过倾斜设置的送风口(4)与通密封容器(25)连接。
3.根据权利要求2所述的高温烟气作用下喷雾形态可视化与液滴群温度测量装置，其特征在于：所述喷雾装置包括虹吸式空气雾化喷嘴(6)，虹吸式空气雾化喷嘴(6)位于密闭容器(25)内，虹吸式空气雾化喷嘴(6)的一侧通过送气管(8)连接空气压缩机(7)，虹吸式空气雾化喷嘴(6)的另一侧通过送水管(11)连接水泵(12)，水泵(12)位于有机玻璃容器(23)内，机玻璃容器(23)放置在可加热式磁力搅拌器(13)上。...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳秋，李文琳，王怡，荣俊豪，郭胜男，王祝宾，付缨棋，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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