[发明专利]一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于液滴‑颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法，该系统主要包括颗粒供给装置、液滴产生装置、颗粒回收装置、图像采集及处理系统，颗粒供给装置实现了不同角度及不同速度颗粒的供给，液滴产生装置实现了液滴微量进给与不同高度添加，颗粒回收装置实现了下落的颗粒和液滴回收，图像采集及处理系统实现了颗粒运动轨迹、液滴形变以及颗粒与液滴相遇后的吸附凝并过程的瞬时捕捉及图像分析。本发明操作方便、成本低，能精确控制颗粒和液滴碰撞时各项参数，精准捕捉颗粒‑液滴碰撞过程，记录液滴吸附捕捉颗粒时形变铺展过程，适用于如湿式除尘相关的降尘捕捉、火力发电时湿式脱硫的碰撞凝并研究等。

技术领域

本发明涉及颗粒流体力学领域，涉及一种实验装置，具体涉及一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法。

背景技术

随着社会经济和工业技术的全面发展，为进一步提高生产效率和质量，对于颗粒和液滴碰撞的研究获得了越来越多的关注，尤其是微观尺寸自由运动状态的颗粒和液滴碰撞吸附结合过程的研究，例如研究喷雾除尘中雾滴与粉尘颗粒的碰撞结合以提高除尘效率。固体颗粒和液滴的研究主要涉及喷雾降尘、湿式浮选煤过程、喷雾干燥等。需要研究固体颗粒和液滴在空间内运动相遇后液滴对颗粒的捕捉过程；研究在不同速度和尺寸下的颗粒与液滴碰撞后运动轨迹的改变；研究液滴与颗粒相撞后形变过程；研究喷雾降尘机理。为了深入研究喷雾降尘凝并机理，需要通过实验观测研究固体颗粒与液滴碰撞结合过程。

而现有液滴与颗粒碰撞的实验平台，大多数集中于液滴与平面碰撞，例如发明专利CN104019991A公开了“液滴与固体板斜碰撞试验装置”，虽然能观测到液滴碰撞的形变，但只局限于液滴与固定平板的碰撞。而液滴与颗粒碰撞的实验平台多集中于自由滴落的液滴对固定颗粒的碰撞，而且普遍结构复杂，实现成本较高，研究精确度不高，例如发明专利CN108225987A公开了“解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统与方法”虽然可以实现液滴与固体颗粒球体碰撞，但固体颗粒处于被固定状态，无法实现固体颗粒的自由运动。目前鲜有对于在空中自由运动的颗粒和液滴碰撞的实验测试系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，搭建方便、成本低，可用于不同条件下自由运动的颗粒和液滴碰撞的研究。

本发明的另一目的是提供基于上述系统进行液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验方法，操作简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，主要包括颗粒供给装置、液滴产生装置、颗粒回收装置、图像采集及处理系统，所述颗粒供给装置和液滴产生装置安装在支架上，所述支架包括底部轨道、底座A、底座B、升降轨道A、升降轨道B，所述底座A、底座B分别设于所述底部轨道上并可沿底部轨道左右移动，所述升降轨道A垂直设于底座A上，所述升降轨道B垂直设于底座B上，升降轨道A和升降轨道B相对设置，

所述颗粒供给装置包括进料斗、进料滑道、锥形储料仓、颗粒出口和轨道卡座A，所述进料斗固定在升降轨道A上部，进料斗的下方设有导向管，所述轨道卡座A设于升降轨道A上并可沿升降轨道A上下移动，所述轨道卡座A的右侧上部设有一段凹槽，所述进料滑道设置在进料斗下方，进料滑道的一端底部设有滚轮，滚轮的滚轮轴卡在凹槽内，轨道卡座A上设有进料滑道角度调节装置，所述进料滑道角度调节装置包括旋钮A、一个大滑轮、两个小滑轮和皮带，大滑轮设在旋钮A的转轴上，两个小滑轮分别位于大滑轮两侧，且大滑轮与两个小滑轮通过皮带连接，通过旋转旋钮A使大滑轮转动，从而通过皮带的转动，带动大滑轮与两个小滑轮同步转动，皮带驱动滚轮转动，所述进料滑道通过滚轮与凹槽滑动连接，垂直轨道卡座A设有一支撑板，进料滑道的另一端斜靠在支撑板的右上端并伸入所述锥形储料仓内，支撑板右侧设有旋转轴，所述锥形储料仓的敞口端通过卡口固定在旋转轴上，旋转轴一端固定连接有一旋钮B，所述颗粒出口与锥形出料仓的底部连为一体并相通，