一種噴嘴特性的測試裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，包括測試裝置箱體，噴嘴，測試平臺系統，氣路和水路系統，以及激光成像系統。本裝置用來測試不同噴嘴在不同氣壓水壓下，不同噴射高度下的液滴粒徑，液滴速度，不同位置處的水流密度，液滴粒徑分布等氣霧特性。本裝置測試精度高，調節范圍廣，運行穩定，可以測試單相液流和氣液兩相流的氣霧特性。
【專利說明】一種噴嘴特性的測試裝置
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及氣霧特性的測定這一【技術領域】，具體是一種噴嘴氣霧特性的測試裝置。
【背景技術】
[0003]現有的噴嘴氣霧特性測試裝置均不能調節噴嘴的噴射高度，但是由于噴嘴噴出氣霧的特性參數(如粒徑、液滴速度、水流密度等)是跟隨噴嘴距離的變化而相應其變化的，能否實現不同高度下對噴嘴氣霧特性參數的測量是本發明要解決的重要技術問題。
[0004]氣霧噴嘴在工業中的各個領域都有著廣泛的應用，在冶金連鑄二次冷卻中通過噴嘴產生的氣霧射流來冷卻鋼坯，因此設定噴嘴的排布結構，噴射距離以及氣壓水壓的大小都要依據噴嘴的氣霧特性，選定了合適的特性參數可以更好地對鋼坯進行均勻冷卻，從而節約用水用電，降低生產成本；在農業中用氣霧噴嘴來進行霧化農藥噴灑，將農藥通過氣霧噴嘴霧化成多大的液滴，以多大的速度，以多遠的距離噴到植被上也需要依賴噴嘴的氣霧特性，從而能更好的提高農藥的利用率；在噴涂行業中，噴涂液滴的速度、大小、方向均對噴涂有著重要的影響，為了改善噴涂的效果也需要對噴嘴的氣霧特性進行相應的研究；在電廠的濕法脫硫、脫硝、除塵過程中噴嘴噴射液滴的粒徑大小、速度會影響到噴射的有效面積，設定合理的氣霧特性參數會達到節約用水用電，降低生產成本的效果；在干燥領域內，氣霧噴嘴也有著廣泛的應用，例如干燥牛奶、藥物、燃料和某些無機鹽等一些粘稠、熱敏性的物質，設定合理的氣霧特性，可以利用最小的功耗達到最佳的干燥效果，從而直接影響到經濟效益；在生產車間和生活空間中，噴霧型加濕器通過將細小液滴噴到空間中達到調節空間內濕度的效果，而這些液滴的大小和速度則直接影響到液滴在空間運動中的效果。
[0005]因此，建立一個能夠同時測試氣霧噴嘴的各種氣霧特性(如液滴粒徑、液滴粒徑分布、液滴速度、水流密度等)對研究噴嘴的氣霧特性有著極其重要的意義，而目前的噴嘴測試裝置，其測試能力非常有限，例如專利CN1743830中公開的混合噴嘴測試裝置，其只能測試噴嘴不同氣壓水壓下的整體水流量，而不能測試不同噴霧區域水流密度的變化規律，且無法調試噴嘴的高度，該測試裝置存在很大的局限性，難以對噴嘴的氣霧特性起到良好的測試效果。
[0006]正是由于噴嘴的氣霧特性在生產中有著重要的作用，而噴嘴的氣壓水壓大小、噴射距離遠近是影響氣霧特性的重要因素，因而建立一個可以綜合測試不同噴嘴在不同氣壓水壓，不同噴射距離下的噴霧特性的測試裝置具有廣泛的應用價值。
【發明內容】
[0007]本發明需要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，通過可垂直升降的測試平臺實現噴嘴不同噴射高度下完成液滴粒徑、液滴粒徑分布、液滴速度、水流密度等氣霧特性的測試。
[0008]為解決上述問題，本發明采用如下技術方案:
一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，包括箱體，噴嘴，測試平臺系統，氣路統，水路系統，以及激光成像系統；
——噴嘴，連接至氣路系統和水路系統，從而形成測試所需的氣霧，噴嘴通過萬向支架安裝在箱體頂面之下，測試平臺之上；
—測試平臺系統，包括可垂直升降的測試平臺，測試平臺升降系統，以及根據不同測試需要安裝在測試平臺上的格柵集水器或油膜集水板；
—氣路系統，包括氣泵，氣罐，氣路調壓閥，氣體壓力表以及氣體流量計；
—水路系統，包括水箱，水泵，供水閥，水流量計，回水閥以及水路調壓閥；
——激光成像系統，包括激光發生器、CCD相機和計算機數據處理系統，激光發生器安裝于箱體的一側，CCD相機安裝于箱體的另一側，CCD相機對應于激光發生器設置，并將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統。
[0009]進一步的，所述測試平臺升降系統包括垂直升降步進電機和升降傳動鏈，四條升降傳動鏈分別垂直安裝于箱體的四側邊處，位于箱體的頂面和底面之間，測試平臺的四端分別固定連接至各升降傳動鏈，箱體頂面上安裝有垂直升降步進電機，用于控制升降傳動鏈的升降。
[0010]進一步的，所述格柵集水器為一長方體開口結構，其底面向上具有等距平行排列的隔板，格柵集水器的隔板采用尖頂型結構，且隔板的側面設置有刻度尺。
[0011]進一步的，所述格柵集水器的尺寸長X寬X高為500 X 100 X IIOmm mm，隔板之間的間隔為8mm，隔板的壁厚為2mm。
[0012]進一步的，所述油膜集水板為一長方形玻璃板，其上均勻涂布有凡士林和機油的混合物，且凡士林和機油的體積比為1:3。
[0013]進一步的，所述氣泵通過氣路管道連接至氣罐，氣罐通過氣路管道連接至噴嘴，氣罐上安裝有氣體壓力表以及氣路調壓閥，氣罐至噴嘴的氣路管道上安裝有氣體流量計。
[0014]進一步的，所述水箱安裝于測試裝置箱體內下部，水箱通過水路管道連接至噴嘴，水路管道上依次設有供水閥，水泵，水路調壓閥以及水流量計，在水泵和水路調壓閥之間設有水路管道連通回水箱，且該段水路管道上設有回水閥。
[0015]進一步的，所述氣路和水路系統中的氣路管道和水路管道均采用金屬波紋管。
[0016]進一步的，所述測試裝置還具有一弓I流管。
[0017]一種利用噴嘴氣霧特性的測試裝置的測試方法，包括如下步驟:
1、將待測噴嘴安裝在萬向支架上，通過調整萬向支架獲得測試所需的噴射角度；
2、將格柵集水器安裝在測試平臺上，再通過測試平臺升降系統調整測試平臺的高度，從而獲得測試所需的噴射高度；
3、將引流管安裝至噴嘴，打開氣路和水路調壓閥調節氣壓和水壓，待氣霧達到測試所需要求后，撤走引流管，開始噴嘴氣霧特性的測試；
4、打開激光發生器和(XD相機,通過(XD相機收集激光發生器產生的光信號,從而將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統，生成速度場圖；
5、記錄氣霧開始噴射時間，等到格柵集水器的最高液位將要達到頂端時，重新將引流管安裝至噴嘴，并記錄氣霧結束噴射時間，通過讀取格柵集水器的回收水量以及氣霧噴射時間，計算該噴嘴的水流密度；
6、將油膜集水板安裝在測試平臺上，撤走引流管，等到氣霧噴灑至油膜集水板時，重新將引流管安裝至噴嘴，關閉氣路和水路調壓閥，取出油膜集水板，通過顯微鏡對液滴進行粒徑測量；
7、重復上述流程，調節噴射高度，噴射角度，氣壓，水壓，進行不同狀態參數下的噴嘴氣霧特性測試。
[0018]本發明的有益效果:
(I)本發明裝置中由于采用了垂直升降測試平臺的形式，可以有效的調整噴嘴的噴射高度，從而可以實現不同高度下噴嘴氣霧特性的測試，且噴嘴通過萬向支架安裝，可以任意的調整噴射角度，此外還可以根據需要測試更換噴嘴，具有測量范圍廣，操作簡單的效果。
[0019](2)本發明裝置可以同時實現水流密度、液滴粒徑、液滴速度的測量，實現了一機多用，應用范圍廣，降低了測試裝置的成本。
[0020](3)本發明的格柵集水器的隔板采用尖頂結構，最大程度的減少液滴反彈對水流密度分布測量準確性的影響，并在側面有刻度尺，從而在收集完氣霧后，能夠直接讀取各格柵內收集液體的數量，此外，每個格子的尺寸和間隔的設置，可以在有限的噴射范圍內更加詳細的反應出水流密度分布情況，隔板壁厚的設置，能夠最大程度的減少液滴反彈對水流密度分布測量準確性的影響。
[0021](4)本發明的油膜集水板采用了凡士林和機油的混合物的方式。由于凡士林的親水性和機油的疏水性特點，使得兩者的混合物對水滴有浸潤包裹作用，能讓液滴在油膜中保持球狀，并且不會有質量流失，便于測量液滴的直徑，統計液滴粒徑分布。
[0022](5)本發明的氣路管道和水路管道均采用金屬波紋管，從而可以有效的減少氣體和水輸送過程中的振動對實驗測量結果準確性的影響。
[0023](6)本發明采用的引流管，在測試過程中，可以安裝至噴嘴，從而將不穩定的噴霧引至一旁，等到氣霧達到測試需求時，再將引流管撤走，從而使得測試的結構更加精確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明所述噴嘴氣霧特性測試裝置立體圖；
圖2為本發明所述噴嘴氣霧特性測試裝置主視圖；
圖3為本發明所述噴嘴氣霧特性測試裝置氣路/水路結構圖；
圖4為本發明所述格柵集水器的結構示意圖(圖4 (a)主視圖和圖4 (b)俯視圖)；
圖5為本發明所述裝置進行氣霧液滴粒徑測試時的示意圖；
圖6為本發明所述裝置進行氣霧速度場測試時的示意圖；
I箱體；2觀察窗；3噴嘴；4格柵集水器；5測試平臺；
6升降傳動鏈；7氣路系統；7-1氣泵；7-2氣罐；7-3氣路調壓閥；7_4氣體壓力表；7_5氣體流量計；8水路系統；8-1水箱；8-2水泵；8-3供水閥；8-4水流量計；8_5回水閥；8_6水路調壓閥；9油膜集水板；16激光發生器；17 CCD相機；18引流管。
【具體實施方式】[0025]本發明提供了一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，如圖1所示，該裝置包括測試裝置箱體1，噴嘴3，測試平臺系統，氣路系統7，水路系統8，以及激光成像系統。
[0026]參見圖1，測試裝置箱體I為一長方體結構，其具有頂面，底面以及四側面，側面上具有透光觀察窗2，噴嘴3連接至所述氣路系統7和水路系統8，從而形成測試所需的氣霧，噴嘴3通過萬向支架(未示出)安裝在箱體頂面之下，測試平臺5之上，通過萬向支架可以調整噴嘴3相對于測試平臺5的噴射角度，且可以根據測試需要在萬向支架上安裝不同形式的噴嘴。
[0027]參見圖1，所述測試平臺系統包括可垂直升降的測試平臺5，測試平臺升降系統，以及根據不同測試需要安裝在測試平臺上的格柵集水器4或油膜集水板9。測試平臺5安裝于測試裝置箱體I內；測試平臺升降系統包括垂直升降步進電機和升降傳動鏈6，四條升降傳動鏈6分別垂直安裝于箱體的四側邊處，位于箱體的頂面和底面之間，測試平臺的四端分別固定連接至各升降傳動鏈，箱體頂面上安裝有垂直升降步進電機，用于控制升降傳動鏈的升降，帶動測試平臺的垂直升降，即可按測試要求任意調節噴嘴相對于測試平臺的噴射高度，從而實現在不同噴射高度下進行噴嘴氣霧特性的實驗測試。
[0028]參見圖2、3，所述氣路系統7包括氣泵7-1，氣罐7_2，氣路調壓閥7_3，氣體壓力表7-4以及氣體流量計7-5。氣泵通過氣路管道連接至氣罐，氣罐通過氣路管道連接至噴嘴，氣罐上安裝有氣體壓力表以及氣路調壓閥，氣罐至噴嘴的氣路官道上安裝有氣體流量計。通過氣體流量計可以掌握氣體的用量，設置氣體壓力表以保障氣罐的安全，通過氣路調壓閥可以調整氣體壓力的大小。
[0029]參見圖2、3，所述水路系統8包括水箱8-1，水泵8_2，供水閥8_3，水流量計8_4，回水閥8-5以及水路調壓閥8-6。水箱安裝于箱體內下部，水箱通過水路管道連接至噴嘴，水路管道上依次設有供水閥，水泵，水路調壓閥以及水流量計，在水泵和水路調壓閥之間設有水路管道連通回至水箱，且該段管道上設有回水閥。通過水流量計可以掌握水的用量，設置供水閥和回水閥以保障用水的需要，通過水路調壓閥可以調整水壓力的大小。
[0030]所述氣路系統和水路系統中的氣路管道和水路管道均采用金屬波紋管，從而可以有效的減少氣體和水輸送過程中的振動對實驗測量結果準確性的影響。
[0031]參見圖2、4，在測試噴嘴水流密度時，將格柵集水器4安裝于測試平臺5上，格柵集水器4為一長方體開口結構，其底面向上具有等距平行排列的一排隔板，從而在高度方向上形成一排格子，用于收集噴嘴噴出的氣霧，格柵集水器的隔板采用尖頂型結構，從而可以最大程度的減少液滴反彈對水流密度分布測量準確性的影響，且隔板的側面設置有刻度尺，從而在收集完氣霧后，能夠直接讀取各格柵內收集液體的數量，此外，格柵集水器的尺寸為500X 100X IlOmm (長X寬X高)，每個隔板之間的間隔為8臟，從而可以在有限的噴射范圍內更加詳細的反應出水流密度分布情況。隔板的壁厚為2mm，能夠最大程度的減少液滴反彈對水流密度分布測量準確性的影響。圖4為格柵集水器的結構示意圖，格柵長度和寬度的尺寸按照氣霧噴嘴的噴霧特性設定，500_的長度可以滿足收集噴嘴在噴射范圍內沿軸向各點處的噴射液體，IOOmm的寬度和IlOmm的高度可以使收集液體在垂直軸向方向上收集水量滿足計算要求。
[0032]參見圖5，在測試噴霧液滴粒徑時，將油膜集水板9安裝于測試平臺5上，油膜集水板為一長方形玻璃板，其上均勻涂布有凡士林和機油的混合物，且凡士林和機油的體積比為1: 3，機油的疏水性避免液滴質量流失，加入凡士林使得液滴表面吸附凡士林，凡士林再浸潤到機油中，凡士林使得機油將液滴包裹住，按照1:3比例能夠保證足夠的機油能包裹住液滴，以及利用凡士林起到連接液滴和機油的作用。
[0033]參見圖6，所述激光成型系統包括激光發生器16和CXD相機17和計算機數據處理系統，激光發生器16安裝于箱體的一側，CXD相機17安裝于箱體的另一側，CXD相機17對應于激光發生器16設置，收集激光發生器產生的光信號，從而將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統，生成速度場圖。
[0034]此外，參見圖5，測試裝置還進一步具有一引流管18，在測試過程中，當實驗者打開氣路和水路調壓閥調節氣霧的過程中，可以將其安裝至噴嘴，從而將不穩定的噴霧引至一旁，等到氣霧達到測試需求時，再將引流管18撤走，從而使得測試的結構更加精確。
[0035]本發明的測試裝置可以用于測試噴嘴的水流密度。具體過程如下，將待測噴嘴安裝在萬向支架上，通過調整萬向支架獲得測試所需的噴射角度，將格柵集水器安裝在測試平臺上，再通過測試平臺升降系統調整測試平臺的高度，從而獲得測試所需的噴射高度(即噴嘴和格柵集水器頂端的垂直距離)，將引流管安裝至噴嘴，打開氣路和水路調壓閥調節氣壓和水壓，待氣霧達到測試所需要求后，撤走引流管，開始測試，記錄氣霧開始噴射時間，等到格柵集水器的最高液位將要達到頂端時，重新將引流管安裝至噴嘴，并記錄氣霧結束噴射時間，最后進行測量計算，通過讀取格柵集水器的回收水量以及氣霧噴射時間，計算該噴嘴的水流密度。重復上述流程，調節噴射高度，噴射角度，氣壓，水壓，可以進行不同狀態參數下的測試，測試調節范圍廣。
[0036]本發明的測試裝置可以用于測試噴嘴氣霧的液滴粒徑。具體過程如下，將待測噴嘴安裝在萬向支架上，通過調整萬向支架獲得測試所需的噴射角度，將油膜集水板安裝在測試平臺上，再通過測試平臺升降系統調整測試平臺的高度，從而獲得測試所需的噴射高度(即噴嘴和油膜集水板的垂直距離)，將引流管安裝至噴嘴，打開氣路和水路調壓閥調節氣壓和水壓，待氣霧達到測試所需要求后，撤走引流管，開始測試，等到氣霧噴灑至油膜集水板時，重新將引流管安裝至噴嘴，關閉氣體和水調節閥，取出油膜集水板，通過顯微鏡對液滴進行粒徑測量。
[0037]本發明的測試裝置可以用于測試噴嘴氣霧的速度場，具體過程如下，將待測噴嘴安裝在萬向支架上，通過調整萬向支架獲得測試所需的噴射角度，將引流管安裝至噴嘴，打開氣路和水路調壓閥調節氣壓和水壓，待氣霧達到測試所需要求后，撤走引流管，打開激光發生器和CCD相機，開始測試，通過CCD相機收集激光發生器產生的光信號，從而將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統，生成速度場圖。
[0038]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，包括箱體，噴嘴，測試平臺系統，氣路和水路系統，以及激光成像系統； —噴嘴，連接至氣路和水路系統，從而形成測試所需的氣霧，噴嘴通過萬向支架安裝在箱體頂面之下，測試平臺之上； —測試平臺系統，包括可垂直升降的測試平臺，測試平臺升降系統，以及根據不同測試需要安裝在測試平臺上的格柵集水器或油膜集水板； —氣路系統，包括氣泵，氣罐，氣路調壓閥，氣體壓力表以及氣體流量計； —水路系統，包括水箱，水泵，供水閥，水流量計，回水閥以及水路調壓閥； ——激光成像系統，包括激光發生器、CXD相機和計算機數據處理系統，激光發生器安裝于箱體的一側，CCD相機安裝于箱體的另一側，CCD相機對應于激光發生器設置，并將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統。
2.如權利要求1所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述測試平臺升降系統包括垂直升降步進電機和升降傳動鏈，四條升降傳動鏈分別垂直安裝于箱體的四側邊處，位于箱體的頂面和底面之間，測試平臺的四端分別固定連接至各升降傳動鏈，箱體頂面上安裝有垂直升降步進電機，用于控制升降傳動鏈的升降。
3.如權利要求1或2所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述格柵集水器為一長方體開口結 構，其底面向上具有等距平行排列的隔板，格柵集水器的隔板采用尖頂型結構，且隔板的側面設置有刻度尺。
4.如權利要求3所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述格柵集水器的尺寸長X寬X高為500X IOOX IlOmm臟，隔板之間的間隔為8mm，隔板的壁厚為2mm。
5.如權利要求1、2或4所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述油膜集水板為一長方形玻璃板，其上均勻涂布有凡士林和機油的混合物，且凡士林和機油的體積比為 1:3。
6.如權利要求5所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述氣泵通過氣路管道連接至氣罐，氣罐通過氣路管道連接至噴嘴，氣罐上安裝有氣體壓力表以及氣路調壓閥，氣罐至噴嘴的氣路管道上安裝有氣體流量計。
7.如權利要求1、2、4或6所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述水箱安裝于箱體內下部，水箱通過水路管道連接至噴嘴，水路管道上依次設有供水閥，水泵，水路調壓閥以及水流量計，在水泵和水路調壓閥之間設有水路管道連通回水箱，且該段管道上設有回水閥。
8.如權利要求7所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，其特征在于:所述氣路和水路系統中的氣路管道和水路管道均采用金屬波紋管。
9.如權利要求1、2、4、6或8所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置，所述測試裝置還具有一引流管。
10.一種利用如權利要求9所述的噴嘴氣霧特性的測試裝置進行噴嘴氣霧特性測試方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將待測噴嘴安裝在萬向支架上，通過調整萬向支架獲得測試所需的噴射角度； (2)將格柵集水器安裝在測試平臺上，再通過測試平臺升降系統調整測試平臺的高度，從而獲得測試所需的噴射高度；(3)將引流管安裝至噴嘴，打開氣體和水調節閥調節氣壓和水壓，待氣霧達到測試所需要求后，撤走引流管，開始噴嘴氣霧特性的測試； (4)打開激光發生器和(XD相機,通過(XD相機收集激光發生器產生的光信號,從而將捕捉到的信號發送給計算機數據處理系統，生成速度場圖； (5)記錄氣霧開始噴射時間，等到格柵集水器的最高液位將要達到頂端時，重新將引流管安裝至噴嘴，并記錄氣霧結束噴射時間，通過讀取格柵集水器的回收水量以及氣霧噴射時間，計算該噴嘴的水流密度； (6)將油膜集水板安裝在測試平臺上，撤走引流管，等到氣霧噴灑至油膜集水板時，重新將引流管安裝至噴嘴，關閉氣體和水調節閥，取出油膜集水板，通過顯微鏡對液滴進行粒徑測量； (7)重復上述流程， 調節噴射高度，噴射角度，氣壓，水壓，進行不同狀態參數下的噴嘴氣霧特性測試。
【文檔編號】G01M13/00GK103792079SQ201410034846
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月25日 優先權日:2014年1月25日
【發明者】張亞竹, 趙增武, 劉浩鵬, 胡強 申請人:內蒙古科技大學
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