一种液滴撞击/凝固试验台

1.本发明涉及的是一种试验台，具体地说是液滴碰撞试验台。


背景技术：

2.传统的液滴撞击/凝固试验台在液滴下落过程中主要依靠液滴自身重力实现加速作用，但是此类加速方式需要加长加速段的长度才能实现所需要的速度值，加大了试验台所占空间，难以方便快捷地控制液滴撞击速度，降低实验效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供能使液滴以更高的速度撞击壁面后结冰的一种液滴撞击/凝固试验台。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.本发明一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：包括空调、第一风机、第一循环制冷系统、收缩管道、注射泵、冷壁面，空调出风口面对第一风机设置，第一风机的出口对应第一循环制冷系统的进口，第一循环制冷系统的出口连接收缩管道，收缩管道里设置液滴发生保护罩，注射泵通过毛细管连接液滴发生保护罩，收缩管道下方连接加速段，加速段下方连接导流板，导流板下方设置回转体导流板，二者形成回转体腔，回转体导流板中部设置小孔，小孔的下方设置冷壁面。
6.本发明还可以包括：
7.1、回转体腔连接风机。
8.2、液滴发生保护罩滴落的液滴经过回转体导流板中部的小孔撞击冷壁面。
9.3、还包括第二风机和第二循环制冷系统，第二风机、第二循环制冷系统、冷壁面依次相连。
10.4、冷壁面上方设置高速摄像机。
11.本发明的优势在于：本发明通过收缩喷口将制冷风机的加速，液滴在下落过程中收到高速气流的作用被加速，为了防止高速气流在密闭空间的冲击导致的回流区等，在底板上方增加了回转体导流板，经过加速的液滴经过导流板中间的小孔撞击壁面，高速气流则被导流出试验段进入循环制冷系统。
附图说明
12.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
14.结合图1，本发明一种液滴撞击/凝固试验台包括液滴发生系统、环境温控制系统、固壁制冷系统、图像采集系统、控制系统以及液滴加速系统，初始空气由空调1降低温度后
经风机2进入循环制冷系统3，沿管道进入液滴加速系统，收缩喷口将空气进行加速，进而液滴的下落过程中由于高速气流的携带作用而受到加速。为了防止高速气流在密闭空间的冲击导致的回流区等，在底板上方增加了回转体导流板10，经过加速的液滴经过导流板10中间的小孔撞击壁面，高速气流则被导流出试验段。高速气流导出试验段后在再次导入风机中重复冷却，加速的过程进而实现气流的循环利用。
15.循环制冷系统3是将初值已被空调降温的空气(5℃～10℃)有风机进入制冷系统，经历加速后经导流板从a1口流出后再次进入风机2，从而实现气体的循环利用。制冷量换算：
16.第一次制冷：
[0017][0018]
其中，t为从空调出口进入风机的空气温度，t
1(1)
为温度传感器1所测得的温度值，c
p
为空气的定压比热容，第一次制冷循环单位质量空气的吸热量，ρ为气体的密度，为第一次制冷的气体体积流量，为第一次制冷的制冷量。
[0019]
第二次制冷：
[0020][0021]
其中，为空气从导流板流出试验系统的温度即温度传感器2所测的气体温度，t
1(2)
为第二次制冷温度传感器1所测温度，第二次制冷循环单位质量空气的吸热量，为第二次制冷的气体体积流量，为第二次制冷的制冷量。多次制冷以此类推。
[0022]
液滴发生装置包括微量注射泵4、螺旋微调平台以及毛细管5等，毛细管5安装在加速喷管中间位置，通过调节微量注射泵4可以产生不同尺寸的液滴。
[0023]
液滴发生保护罩6为了避免高速气流对液滴的不平衡力作用而导致液滴体积不可控的现象发生，使其滴落时大小尺寸不受外界影响。
[0024]
液滴加速系统，通过收缩喷口将制冷风机后的气体进行加速，液滴在下落过程中收到高速气流的作用被加速。
[0025]
回转体导流板10是为了防止高速气流在密闭空间的冲击导致的回流区，经过加速的液滴经过导流板中间的小孔撞击壁面，高速气流则被导流出试验段。
[0026]
固壁制冷系统采用实验表面与制冷片冷面之间安装导热系数更好的铜板并用导热硅脂黏接，必要时也可以尝试通入液氮方式制造冷表面环境。
[0027]
工作过程如下：在控制系统的控制下风机2将空调1后的空气(5℃～10℃)导入循环制冷系统3，气体进入收缩管道7后加速；液滴由注射泵4通过毛细管5进入液滴发生保护罩6，滴落的液滴在加速段8进行加速，加速结束后高度低温气体由导流板9流出试验系统，并再次通过风机2进入循环制冷系统3中；液滴在被加速后进入回转体导流板10下的空腔，并与冷壁面12碰撞结冰，其碰撞结冰过程由图像采集系统的高速摄像机11捕捉。该试验台在液滴加速系统的起始位置，设置温度传感器以及流量计；在冷壁面12出设置温度传感器。
利用计算机13对温度，流量以及图像进行监控以及后处理。


技术特征：
1.一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：包括空调、第一风机、第一循环制冷系统、收缩管道、注射泵、冷壁面，空调出风口面对第一风机设置，第一风机的出口对应第一循环制冷系统的进口，第一循环制冷系统的出口连接收缩管道，收缩管道里设置液滴发生保护罩，注射泵通过毛细管连接液滴发生保护罩，收缩管道下方连接加速段，加速段下方连接导流板，导流板下方设置回转体导流板，二者形成回转体腔，回转体导流板中部设置小孔，小孔的下方设置冷壁面。2.根据权利要求1所述的一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：回转体腔连接风机。3.根据权利要求1所述的一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：液滴发生保护罩滴落的液滴经过回转体导流板中部的小孔撞击冷壁面。4.根据权利要求1所述的一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：还包括第二风机和第二循环制冷系统，第二风机、第二循环制冷系统、冷壁面依次相连。5.根据权利要求1所述的一种液滴撞击/凝固试验台，其特征是：冷壁面上方设置高速摄像机。

技术总结
本发明的目的在于提供一种液滴撞击/凝固试验台，包括空调、第一风机、第一循环制冷系统、收缩管道、注射泵、冷壁面，空调出风口面对第一风机设置，第一风机的出口对应第一循环制冷系统的进口，第一循环制冷系统的出口连接收缩管道，收缩管道里设置液滴发生保护罩，注射泵通过毛细管连接液滴发生保护罩，收缩管道下方连接加速段，加速段下方连接导流板，导流板下方设置回转体导流板，二者形成回转体腔，回转体导流板中部设置小孔，小孔的下方设置冷壁面。本发明液滴在下落过程中收到高速气流的作用被加速，经过加速的液滴经过导流板中间的小孔撞击壁面，高速气流则被导流出试验段进入循环制冷系统。环制冷系统。环制冷系统。


技术研发人员：王艳华 于昕加 王萌 王忠义 戴军 栾一刚 孙涛 曲永磊
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/3/30