【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流场测量与发光材料，具体涉及一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着诸如高效换热器、制冷机、低温锅炉等能源动力工程设备的发展，流体内速度、温度测量的重要性与必要性正逐渐凸显。这些参数的准确测量对于提高机械运行效率、提升设备安全性与稳定性至关重要。尤其在速度-温度联合测量方面，流体工质的速度场与温度场高度耦合，现有技术难以在不对原始流场产生干扰的前提下进行速度场与温度场的同步测量。为了掌握流动-传热机理，提升能源动力工程设备的能量效率，发展一种流体内非接触速度-温度联合测量技术非常必要。
2、现有的流体工质速度温度联合测量手段十分有限，技术也并不成熟，相关专利文献提出的测量系统与方法也存在诸多限制。例如，cn107402314a提出一种基于热线风速仪的测温方法和系统，基本能够实现流场中的速度温度联合测量，但其热线探针的布置对原始流场影响较大，且仅能完成流场中速度与温度的逐点测量，难以获得大规模非定常流场中时间序列上速度与温度分布的可靠结果。cn114518230a提出一种发动机羽流场速度温度同步测量系统，适用于高温高速流场中的速度温度联合测量，但ldv设备精度要求高、实验装置复杂，实验准备步骤繁琐。此外，与cn107402314a相类似，该专利提出的发动机羽流场速度温度同步测量系统仅能完成流场中速度与温度的逐点测量，在低温(＜200℃)、低速(＜100m/s)、大规模非定常流场的速度温度联合测量上具有很大的局限性。
3、现有技术中，当前流体工质速度温度联合测量技
4、为了解决磷光粒子面临的上述问题，需要将磷光粒子聚集成尺寸均匀、密度与测量流体相近的微球；已公开发表的技术成果中几乎没有相关的应用策略。cn115200735a提出一种中空无机磷光小球的制备方法，以实流场速度温度联合测量，但这种小球密度无法根据被测流体的密度进行调节，其导致的速度测量误差问题仍然存在。
5、综上所述，当前应用非接触手段的流体工质速度温度联合测量技术在性能良好的示踪粒子制备方面仍旧存在空白，亟需开发新型流体密度匹配温敏磷光示踪粒子制备方法，以推动流体工质速度温度联合测量技术的研究。如果能够制备密度可调的温敏磷光示踪粒子，则可以大大提升流体工质中速度-温度联合测量的精度，并扩展适用速度-温度联合测量的流体种类范围。从而增进流体研究中对流动-传热耦合作用机理的理解，促进流体科学的发展，为高效能源动力装备的开发及长期安全稳定运行提供有利技术支撑。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的是提供一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子的制备方法，为非接触、测量窗口时间长、精度高、动态响应好的流体工质速度-温度联合测量技术提供最主要的示踪粒子。
2、本专利技术的主要目的是提供一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，通过上述制备方法制得。
3、本专利技术的主要目的是提供一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子在流体工质的速度和温度联合测量中的应用。
4、本专利技术的上述目的可以通过以下技术方案来实现：
5、本专利技术提供一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，是由高分子聚合物包覆空腔和磷光材料形成直径为10～500μm的微球状颗粒，其中所述空腔呈球形，直径为5～30μm，所述磷光材料与空腔均匀分布于高分子聚合物球体内，通过高分子聚合物的预混液与磷光材料混合后分散固化而成。
6、作为优选，所述磷光材料的粒径为0.1～100μm，选自mfg、yag:dy、bam:eu、zno、y2o3:eu温敏磷光材料中的一种或多种，其中：
7、mfg的化学式为3.5mgo·0.5mgf2·geo2:mn4+，测温范围为-273～800℃；
8、yag:dy的化学式为y3al5o12:dy3+，测温范围为75～700℃；
9、bam:eu的化学式为bamgal10o17:eu2+，测温范围为20～270℃；
10、zno测温范围为20～230℃，y2o3:eu测温范围为25～700℃。
11、磷光材料是有效的发光材料，具有很好的光学性能。磷光材料种类繁多，根据其化学组分可将磷光材料分为有机磷光材料与无机磷光材料；根据其发光特性变化的条件可将磷光材料分为压敏磷光材料、温敏磷光材料等。其中，无机磷光材料的化学性质稳定，且一般具有高耐温性，可在数百乃至上千摄氏度环境下正常发光。
12、作为更优选，所述磷光材料的粒径为0.1～20μm。
13、作为优选，所述高分子聚合物选自环氧树脂(ep)、聚酰胺(pa)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚酰亚胺(pi)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)、聚氨酯(pu)中的一种或多种，通过高分子基体树脂与固化剂按照质量比为1～15:1混合配制为预混液而得，配制方便快捷，使用成本低廉，都具有较高的透光性与稳定的化学性质，其固化后与大部分酸碱作用时不发生变性，且固化后无法溶于常见的有机溶剂，是理想的温敏磷光示踪粒子包覆材料。
14、上述几类树脂材料密度与水接近，以一定质量比例与磷光材料混合制成微球状颗粒后能够实现在流体工质中较长时间的悬浮，测量时间窗口长。根据上述材料的特性，可以制备流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，并方便地获取其所处流体工质的速度及温度分布。并且由于制备时可将粒子制成直径小于400μm的颗粒，具备较快的速度与温度响应速率，测量的时间与空间分辨率将较高。
15、本专利技术还提供一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)称取高分子聚合物基体树脂与固化剂，搅拌均匀，得到高分子聚合物预混液；
17、(2)称取磷光材料粉末，加入装有所述高分子聚合物预混液的容器中，搅拌均匀，得到前驱液；
18、(3)所述前驱液放入真空烘箱中，常温，-0.1m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，其特征在于，是由高分子聚合物包覆空腔和磷光材料形成直径为10～500μm的微球状颗粒，其中所述空腔呈球形，直径为5～30μm，所述磷光材料与空腔均匀分布于高分子聚合物球体内，通过高分子聚合物的预混液与磷光材料混合后分散固化而成。
2.根据权利要求1所述的流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，其特征在于，所述磷光材料的粒径为0.1～100μm，选自MFG、YAG:Dy、BAM:Eu、ZnO、Y2O3:Eu温敏磷光材料中的一种或多种，其中：
3.根据权利要求2所述的流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，其特征在于，所述磷光材料的粒径为0.1～20μm。
4.根据权利要求1所述的流体密度匹配温敏磷光示踪粒子，其特征在于，所述高分子聚合物选自环氧树脂、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯中的一种或多种，通过高分子聚合物的基体树脂与固化剂按照质量比为1～15:1混合配制为预混液而成。
5.权利要求1至4任一项所述流体密度匹配温敏磷光示踪粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。