[发明专利]一种喷嘴空间角度可调的静电雾化冷却能力评价装置

说明书

技术领域

本发明属于换热冷却技术领域，具体为一种喷嘴空间角度可调的静电雾化冷却能力评价装置。

背景技术

加工效率与加工质量的提高是机械制造业不断追求的目标。在加工过程中，切削区产生大量切削热，导致温度急剧升高，并很快造成刀具或零件的报废。通常以低压、大流量方式向切削区供给切削液，达到控制切削区温升，减少刀具磨损，提高已加工表面质量之目的。然而浇注冷却并不能真正有效冷却切削区，主要表现在：(1)切削液难以进入切削区；(2)对切削区冷却不均匀。并且切削液的大量使用还会带来成本大幅度提高、环境污染等问题。对切削区实施绿色高效冷却成为亟待解决的问题。

静电雾化是液体在静电力作用下破碎成带电小液滴的过程。与气动雾化和压力雾化相比，静电雾化具有设备简单、雾滴粒径小而均匀、运动可控、雾滴在目标物上沉积量高、减少小直径雾滴漂移散失等一系列优点，成为机械加工中新一代绿色冷却技术。

换热机理分析对于正确应用冷却方式，充分发挥换热能力具有极为重要的意义。传热学中通常利用瞬态和稳态传热试验研究冷却方式在不同工况下的临界热流密度与换热系数，获得该冷却方式换热能力，揭示换热机理。安庆龙的论文《低温喷雾射流冷却技术及其在钛合金机械加工中的应用》公开了低温气动喷雾射流冷却的瞬态与稳态传热试验方法与装置，因静电雾化具有与气动雾化不同的雾化原理及特性，故其并不适用于静电雾化冷却能力评价，并且该论文中瞬态和稳态传热试验需要在两套装置上分别进行。因此，亟待开发一种适用于静电雾化冷却能力评价且应用方便的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷嘴空间角度可调的静电雾化冷却能力评价装置，可以调节喷嘴空间角度，且在同一台装置上既能进行瞬态传热试验，测量静电雾化冷却的临界热流密度，又能进行稳态传热试验，测量静电雾化冷却换热系数。

上述目的是由以下技术方案实现的：一种喷嘴空间角度可调的静电雾化冷却能力评价装置，包括静电雾化冷却系统和临界热流密度及换热系数测量系统。

所述静电雾化冷却系统由大扇形盘、小扇形盘、可调手柄、垫块、导轨、第一滑块、连接垫块、垫片、连接手柄、喷嘴、高压静电发生器、高压电缆、导线A、注射泵、硅橡胶管和支架构成。

所述大扇形盘为扇形圆盘，大扇形盘的角度为130°—150°，所述大扇形盘垂直于水平面布置；所述大扇形盘沿扇形圆盘表面的圆弧内侧开设第一角度孔，所述第一角度孔为9—15个，个数为奇数，所述第一角度孔沿大扇形盘弧度均匀分布；所述大扇形盘扇形圆盘表面开设弧形槽，弧形槽位于第一角度孔的内侧，所述弧形槽的角度小于大扇形盘的角度。

所述导轨为细窄弧形轨道，所述导轨的角度等于或略大于大扇形盘的角度，所述导轨设于大扇形盘的弧形槽的中间，导轨的两端通过螺钉连接于大扇形盘的正面。

所述第一滑块为长方体薄板，在长方体的反面设有矩形凸台，所述矩形凸台设于大扇形盘的弧形槽内；所述第一滑块正面设有圆弧状槽，所述导轨设于第一滑块正面的圆弧状槽内，与第一滑块间隙配合，使得第一滑块可在导轨上滑动。

所述可调手柄为长方体薄板，垂直于水平面且平行于大扇形盘扇形面设置，所述可调手柄通过螺钉与第一滑块连接，所述可调手柄上部开孔，所述开孔孔径与大扇形盘上的第一角度孔相同；拨动可调手柄，第一滑块在导轨上滑动时，可调手柄上部的开孔可与大扇形盘上的第一角度孔重合；所述可调手柄下部开有矩形槽，所述硅橡胶管与喷嘴相连，从矩形槽中引出。

所述垫块两端通过螺钉连接于可调手柄的底部，所述垫块中心处开有阶梯孔，所述喷嘴置于阶梯孔内，所述喷嘴头从阶梯孔内向下伸出。

所述垫片为长方体薄板，垂直于水平面且平行于大扇形盘扇形面设置，所述垫片两端通过螺钉连接于大扇形盘的反面，所述垫片中部通过螺钉和圆筒状的连接垫块连接小扇形盘。

所述小扇形盘为90°扇形圆盘，所述小扇形盘扇形面与水平面、大扇形盘扇形面相垂直；所述小扇形盘扇形面的直角内侧开设转动孔，所述小扇形盘扇形面的圆弧内侧开设第二角度孔，所述第二角度孔为4—10个，所述第二角度孔均匀分布于以直角处转动孔的中心为圆心的圆弧上，第一个第二角度孔位于0°，最后一个第二角度孔位于90°。