專利名稱：一種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴霧頭設(shè)計(jì)、霧化性能評(píng)價(jià)領(lǐng)域，涉及對(duì)低壓降、大流量噴霧頭所產(chǎn)生的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑的測(cè)量，尤其是一種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在核反應(yīng)堆運(yùn)行和安全應(yīng)急系統(tǒng)中存在大量霧化噴淋和冷卻系統(tǒng)。其中對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行起至關(guān)重要的穩(wěn)壓器，所使用的就是低壓降、大流量噴霧頭。在噴霧頭設(shè)計(jì)階段以及根據(jù)使用要求對(duì)噴霧頭進(jìn)行篩選過(guò)程中，必須通過(guò)試驗(yàn)對(duì)霧化液滴粒徑進(jìn)行詳細(xì)了解。常規(guī)的噴霧頭霧化顆粒粒徑分布測(cè)量時(shí)，通常選用多普勒相位儀、激光粒度儀等設(shè)備。對(duì)日常用到的高壓降，低流量的小型噴霧頭，這種測(cè)量方法即可滿足測(cè)試要求。而對(duì)穩(wěn)壓器中使用的低壓降、大流量噴霧頭，噴霧場(chǎng)直徑可達(dá)到四米以上，由于噴霧區(qū)域廣，液滴顆粒大，使用以上傳統(tǒng)方法不僅不能完全描述流場(chǎng)分布情況，而且在測(cè)量液滴粒徑時(shí)，容易產(chǎn)生較大誤差，甚至因?yàn)橐旱瘟匠鰷y(cè)量范圍而使試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。專利CN200410053033. 9描述了一種掃描式噴嘴霧化場(chǎng)霧滴粒徑和濃度空間分布分析儀。該型儀器要求噴霧場(chǎng)需要從設(shè)計(jì)的U型支架中間穿過(guò)，從發(fā)射端正面小孔發(fā)出的光束穿過(guò)整個(gè)流場(chǎng)后，經(jīng)接收端正面小孔進(jìn)入光電接收器。但對(duì)前面所述大流場(chǎng)噴霧頭，其有效噴霧截面直徑往往大于2m，不可能滿足讓全部流場(chǎng)從光束發(fā)射、接收端中間穿過(guò)的要求。而該型儀器的光束強(qiáng)度以及光束孔直徑等參數(shù)也限制了對(duì)較大顆粒液滴的測(cè)量。專利CN201110106477. 4公開了一種通過(guò)采集振動(dòng)信號(hào)測(cè)量液體霧化粒徑分布的檢測(cè)方法。在垂直于霧化液滴噴射方向處設(shè)置一固體擋板，在擋板背面區(qū)域設(shè)置振動(dòng)信號(hào)接收裝置。通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波分解獲得各特征頻率上的能量分布率，從而獲得對(duì)應(yīng)的粒徑分布。這種方法較為繁瑣，其可操作性較差。因?yàn)樵趯?shí)際測(cè)量前，首先需要采集不同粒徑撞擊擋板產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，建立霧滴粒徑與振動(dòng)信號(hào)不同頻率分段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種前提條件幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。另外，這種測(cè)量方法未考慮霧滴速度影響振動(dòng)信號(hào)頻率而產(chǎn)生的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，該裝置測(cè)量方便，對(duì)于低壓降、大流量噴霧頭能夠完全描述其流場(chǎng)液滴粒徑分布，而且在測(cè)量液滴粒徑時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生較大誤差。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的這種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，包括測(cè)量室、背景板和補(bǔ)充光源；所述測(cè)量室由兩側(cè)側(cè)板和頂板圍成，其前后兩端敞開，測(cè)量室由中間隔板分為儀器室和噴霧室兩部分，儀器室為設(shè)置測(cè)量?jī)x器使用；噴霧室與背景板圍成半封閉空間，將被測(cè)液滴顆粒與其它霧化顆粒相隔離；補(bǔ)充光源置于背景板后，在背景板上與測(cè)量區(qū)域?qū)?yīng)位置開設(shè)窗口，以便補(bǔ)充光源光線穿過(guò)該窗口對(duì)被測(cè)區(qū)域液滴進(jìn)行補(bǔ)光；在液滴被測(cè)量區(qū)域設(shè)置有成像對(duì)焦和作為尺寸參照使用的刻度條，刻度條由鋼針固定于補(bǔ)光窗口兩側(cè)。上述中間隔板由輕質(zhì)材料制成，阻擋噴霧室霧化顆粒進(jìn)入儀器室；在所述中間隔板上拍照儀器視線通過(guò)區(qū)域設(shè)有可開啟的攝影視線窗口。上述測(cè)量室的頂板由水平布置和傾斜布置兩部分組成，其中儀器室頂板為水平布置，噴霧室頂板為傾斜布置，在頂板上敷設(shè)海綿多孔纖維材料；所述頂板的水平布置部分末端設(shè)有擋水板，將頂板上噴霧液體從測(cè)量室兩側(cè)導(dǎo)出。上述背景板 為不透光材料制成,與噴霧室圍成半封閉空間，其頂端與噴霧室頂板前端之間留有縫隙，被測(cè)液滴從該縫隙進(jìn)入噴霧室，背景板位于噴霧頭正下方且頂端截面向外側(cè)作切削處理；背景板上與測(cè)量區(qū)域相對(duì)應(yīng)部分開設(shè)窗口，以便背景板后的補(bǔ)充光線可以穿過(guò)該窗口對(duì)被測(cè)液滴補(bǔ)光；所述背景板及其補(bǔ)光窗口上，在噴霧室一側(cè)鋪設(shè)透光率適中且能使補(bǔ)充光線柔和、均勻的背景布。上述刻度條為透明材質(zhì)，由兩個(gè)鋼針的一端固定在測(cè)量區(qū)域內(nèi)，鋼針的另一端固定在背景板窗口兩側(cè)；在穩(wěn)定固定刻度條的前提下，鋼針橫截面積應(yīng)盡可能?。凰隹潭葪l與背景板之間的距離能夠調(diào)節(jié)。上述補(bǔ)充光源功率由試驗(yàn)環(huán)境、拍照儀器決定；補(bǔ)充光源密封在透明的有機(jī)玻璃盒內(nèi)，且置于噴霧區(qū)域內(nèi)由噴霧顆粒對(duì)其盒壁進(jìn)行冷卻；有機(jī)玻璃盒的盒底側(cè)留有供電源線和排氣使用的小孔。本發(fā)明具有以下有益效果(I)本發(fā)明對(duì)低壓降、大流量噴霧頭能夠完全描述流場(chǎng)粒徑分布，而且在測(cè)量液滴粒徑時(shí)，測(cè)量精確，不會(huì)產(chǎn)生較大誤差。(2)本發(fā)明裝置能進(jìn)入流場(chǎng)內(nèi)部，只保留被測(cè)液滴在不被干擾的情況下進(jìn)入測(cè)量區(qū)域，并且不會(huì)限制對(duì)較大顆粒液滴的測(cè)量。(3)本發(fā)明的裝置測(cè)量方式簡(jiǎn)潔方便，可操作性好。(4)本發(fā)明的裝置獲得液滴飛行時(shí)形狀，測(cè)量結(jié)果不受液滴速度等影響，測(cè)量更精確。


圖I霧化顆粒測(cè)量裝置示意圖；圖2霧化顆粒測(cè)量裝置正視圖，攝像視窗蓋板半啟且不包含攝像儀器；圖3霧化顆粒測(cè)量裝置液滴入口布置示意圖；圖4霧化顆粒粒徑測(cè)量區(qū)域布置正視圖；圖5霧化顆粒粒徑測(cè)量區(qū)域背視圖；圖6霧化顆粒粒徑測(cè)量結(jié)果效果圖；其中1、噴霧頭；2、噴霧室；3、隔板；4、攝影視線窗口 ；5、活動(dòng)蓋板；6、頂板；7、海綿多孔纖維材料；8、擋水板；9、背景板；10、補(bǔ)光窗口 ；11、背景布；12、刻度條；13、鋼針；14、光源；15、有機(jī)玻璃盒；16、基座；17、頂板端面；18、背景板端面；19、頂板前沿；20、21為
側(cè)壁板；。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖I和圖2 :本發(fā)明的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置包括測(cè)量室、背景板9和補(bǔ)充光源14及其它附屬裝置，其中測(cè)量室由兩側(cè)側(cè)板20和21以及頂板6圍成，其前后兩端敞開，測(cè)量室由中間隔板3分為儀器室a和噴霧室b。儀器室a對(duì)拍照儀器2等重要設(shè)備起保護(hù)作用，避免霧滴對(duì)設(shè)備侵蝕的同時(shí)減小霧滴在拍照鏡頭上的附著速度，保證成像質(zhì)量。隔板3上開設(shè)攝影視線窗口 4，可使儀器2的視線無(wú)障礙穿過(guò)，到達(dá)測(cè)量區(qū)域C。攝影視線窗口 4上設(shè)活動(dòng)蓋板5，在儀器工作時(shí)，蓋板5打開進(jìn)行拍照。其它時(shí)間段內(nèi)可關(guān)閉蓋板5，以盡量減少進(jìn)入儀器室a的液滴數(shù)量。背景板9和噴霧室b圍成了半封閉空間，將落入測(cè)量區(qū)域c的霧化顆粒與其它霧化區(qū)域顆粒分開。背景板9由不透光的豎直薄板制成。背景板9上端與噴霧室之間留有縫隙。被測(cè)顆粒從該縫隙落入噴霧室b中的測(cè)量區(qū)域C。參見圖3中測(cè)量裝置入口布置示意圖，背景板9位于噴霧頭I正下方，其頂端與噴霧室2頂端平齊。為了盡可能避免侵入噴霧場(chǎng)的裝置對(duì)被測(cè)液滴的形成過(guò)程產(chǎn)生干擾，如圖3中頂板端面17、背景板端面18所示分別對(duì)頂板6和背景板9端面進(jìn)行切削，同時(shí)將頂板上方海綿多孔纖維材料7如圖3所示布置，使與頂板前沿19碰撞分裂的液滴不會(huì)從裝置入口縫隙中落入。儀器室a和噴霧室b的頂板6上敷設(shè)海綿多孔纖維材料7，以便盡量減少因侵入噴霧場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)致的霧化顆粒再次分裂。在頂板6末端設(shè)置擋水板8，將頂板6上噴霧劑流體從測(cè)量室兩側(cè)導(dǎo)出。參見圖4，在測(cè)量區(qū)域c內(nèi)設(shè)置刻度條12，作為參照尺寸同時(shí)以便拍攝液滴時(shí)對(duì)焦?？潭葪l12為透明材質(zhì)，由兩根細(xì)鋼針13的一端固定在測(cè)量區(qū)域c中，鋼針13的另一端固定在背景板9上。為了減小侵入測(cè)量區(qū)帶來(lái)的誤差，鋼針13在滿足固定刻度條12的前提下，橫截面積須盡可能的小。參見圖5，背景板9上與測(cè)量區(qū)c正對(duì)的位置開設(shè)補(bǔ)光窗口 10，以便補(bǔ)充光源14通過(guò)該窗口對(duì)被測(cè)顆粒補(bǔ)光。在背景板9上，被測(cè)顆粒一側(cè)覆蓋背景布11。綜合參見圖4和5，在測(cè)量區(qū)域，用來(lái)固定刻度條12的鋼針13穿透背景布11后固定在補(bǔ)光窗口 10上下兩側(cè)的背景板9上。窗口 10上的背景布11可使攝影補(bǔ)光柔和、均勻，同時(shí)背景板9上背景布11可避免使噴霧顆粒直接與剛性材料的背景板9發(fā)生直接接觸。補(bǔ)充光源14密封在透明的有機(jī)玻璃盒15內(nèi)。噴霧場(chǎng)液滴同時(shí)對(duì)有機(jī)玻璃盒15 起冷卻作用，避免補(bǔ)充光源14散發(fā)出熱量熔穿15的壁面。調(diào)整基座16的高度以及與背景板9之間的距離，以便獲得最佳攝影圖片。拍攝結(jié)果效果圖如圖6所示。
權(quán)利要求
1.ー種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量室、背景板(9)和補(bǔ)充光源(14);所述測(cè)量室由兩側(cè)側(cè)板(20、21)和頂板￠)圍成，其前后兩端敞開，測(cè)量室由中間隔板(3)分為儀器室(a)和噴霧室(b)兩部分，儀器室(a)為設(shè)置測(cè)量?jī)x器使用；噴霧室(b)與背景板(9)圍成半封閉空間，將被測(cè)液滴顆粒與其它霧化顆粒相隔離；補(bǔ)充光源(14)置于背景板(9)后，在背景板(9)上與測(cè)量區(qū)域?qū)?yīng)位置開設(shè)補(bǔ)光窗ロ(10)，以便補(bǔ)充光源(14)光線穿過(guò)該窗ロ對(duì)被測(cè)區(qū)域液滴進(jìn)行補(bǔ)光；在液滴被測(cè)量區(qū)域設(shè)置有成像對(duì)焦和作為尺寸參照使用的刻度條(12)，刻度條(12)由鋼針(13)固定于補(bǔ)光窗ロ(10)兩偵れ
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，所述中間隔板(3)由輕質(zhì)材料制成，阻擋噴霧室霧化顆粒進(jìn)入儀器室；在所述中間隔板(3)上拍照儀器視線通過(guò)區(qū)域設(shè)有可開啟的攝影視線窗ロ(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量室的頂板(6)由水平布置和傾斜布置兩部分組成，其中儀器室(a)頂板為水平布置，噴霧室(b)頂板為傾斜布置，在頂板(6)上敷設(shè)海綿多孔纖維材料(7);所述頂板￠)的水平布置部分末端設(shè)有擋水板(8)，將頂板(6)上噴霧液體從測(cè)量室兩側(cè)導(dǎo)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，所述背景板(9)為不透光材料制成,與噴霧室(b)圍成半封閉空間,其頂端與噴霧室頂板前端之間留有縫隙，被測(cè)液滴從該縫隙進(jìn)入噴霧室(b)，背景板(9)位于噴霧頭(I)正下方且頂端截面向外側(cè)作切削處理；所述背景板(9)及其補(bǔ)光窗ロ(10)上，在噴霧室(2) —側(cè)鋪設(shè)透光率適中且能使補(bǔ)充光線柔和、均勻的背景布(U)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，所述刻度條(12)為透明材質(zhì)，由兩個(gè)鋼針(13)的一端固定在測(cè)量區(qū)域內(nèi)，鋼針(13)的另一端固定在背景板(9)窗ロ兩側(cè)；在穩(wěn)定固定刻度條(12)的前提下，鋼針(13)橫截面積應(yīng)盡可能?。凰隹潭葪l(12)與背景板(9)之間的距離能夠調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，其特征在于，所述補(bǔ)充光源(14)功率由試驗(yàn)環(huán)境、拍照儀器決定；補(bǔ)充光源(14)密封在透明的有機(jī)玻璃盒(15)內(nèi)，且置于噴霧區(qū)域內(nèi)由噴霧顆粒對(duì)其盒壁進(jìn)行冷卻；有機(jī)玻璃盒(15)的盒底側(cè)留有供電源線和排氣使用的小孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型噴霧場(chǎng)霧化液滴粒徑測(cè)量裝置，包括測(cè)量室、背景板和補(bǔ)充光源；測(cè)量室由兩側(cè)側(cè)板和頂板圍成，其前后兩端敞開，測(cè)量室由中間隔板分為儀器室和噴霧室兩部分，儀器室為設(shè)置測(cè)量?jī)x器使用；噴霧室與背景板圍成半封閉空間，將被測(cè)液滴顆粒與其它霧化顆粒相隔離；補(bǔ)充光源置于背景板后，在背景板上與測(cè)量區(qū)域?qū)?yīng)位置開設(shè)窗口，以便補(bǔ)充光源光線穿過(guò)該窗口對(duì)被測(cè)區(qū)域液滴進(jìn)行補(bǔ)光；在液滴被測(cè)量區(qū)域設(shè)置有成像對(duì)焦和作為尺寸參照使用的刻度條，刻度條由鋼針固定于補(bǔ)光窗口兩側(cè)。該裝置測(cè)量方便，對(duì)于低壓降、大流量噴霧頭能夠完全描述流場(chǎng)分布，而且在測(cè)量液滴粒徑時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生較大誤差。
文檔編號(hào)G01N15/02GK102636420SQ20121012857
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者蘭治科, 朱大歡, 田文喜, 秋穗正, 蘇光輝 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)