[发明专利]低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统及方法

权利要求书

1.低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验方法，其特征在于，基于一种低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统；所述低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验系统，包括常压环境液滴生成装置、冷却装置、压力控制装置和信息采集处理装置；密封液滴生成装置包括密封液罐(1)，密封液罐(1)上部设有制冷剂接入阀(3)、微量空气调节阀(4)、冷却管接入口(6)和冷却管接出口(7)，制冷剂接入阀(3)通过第一管路(a)连接制冷剂罐(11)，密封液罐(1)下部设有压力传感器(8)、温度传感器(9)和针头(10)，密封液罐(1)外部设有真空罐(2)，真空罐(2)上设有真空罐抽气阀(25)；冷却装置包括低温恒温箱(16)和冷却管(17)，低温恒温箱(16)上设有进液口阀(18)和出液口阀(19)；冷却管(17)位于密封液罐(1)内部；冷却管(17)的一端连接冷却管接入口(6)的一端，冷却管(17)的另一端连接冷却管接出口(7)的一端；进液口阀(18)通过第三管路(c)在密封液罐(1)外部与冷却管接入口(6)的另一端连接；出液口阀(19)通过第四管路(d)在密封液罐(1)外部与冷却管接出口(7)的另一端连接；冷却管(17)与低温恒温箱(16)构成循环系统；压力控制装置包括微量注射器(15)和外部空气平衡阀(5)，注射器(15)通过第二管路(b)与微量空气调节阀(4)连接，外部空气平衡阀(5)设置于真空罐(2)上；信息采集处理装置包括可活动高速摄像机(29)、固定高速摄像机(27)、可活动灯光系统(20)、固定灯光系统(26)、光电传感器(21)和固体表面(23)，光电传感器(21)和固体表面(23)依次设置于针头(10)下方；

所述低沸点高挥发性介质常压环境液滴生成、蒸发性观测与撞壁试验方法，包括以下步骤：

开始时，保持制冷剂接入阀(3)、微量空气调节阀(4)、外部空气平衡阀(5)、真空罐抽气阀(25)、进液口阀(18)和出液口阀(19)为关闭状态，先将密封液罐(1)和真空罐(2)分别通过外部空气平衡阀(5)和真空罐抽气阀(25)抽真空，然后关闭外部空气平衡阀(5)和真空罐抽气阀(25)，打开制冷剂接入阀(3)，将制冷剂通入到密封液罐(1)内部，关闭制冷剂接入阀(3)；启动外部的冷却装置，使低温恒温箱(16)通过冷却管(17)吸收密封液罐(1)内部的热量；打开外部空气平衡阀(5)，使用压力传感器(8)检测密封液罐(1)底部表压力，当底部压力与外界空气压力持平时，关闭外部空气平衡阀(5)，打开微量空气调节阀(4)，使用微量注射泵(13)控制注射器(15)将空气注入密封液罐；调节密封液罐(1)内部压力，使密封液罐(1)内部与外界形成微量压力差后，打开针头(10)，利用密封液罐(1)内外压力差将液滴从针头(10)压出，实现常压环境下低沸点高挥发性液体的单液滴生成；

当液滴开始从针头(10)口滴落时，经过光电传感器(21)时触发光电传感器(21)，光电传感器(21)将液滴滴落信号传递给电脑(24)，电脑(24)控制固定高速摄像机(27)对生成液滴的初始大小进行拍摄，同时，电脑(24)控制可活动高速摄像机(29)对液滴滴落过程中的液滴直径进行观测，通过调整可活动高速摄像机(29)的上下相对位置，能够对整个液滴滴落的蒸发特性进行观测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过移动可活动高速摄像机(29)对液滴撞击固体表面(23)的液滴动力学行为进行拍摄；或者，调节固体表面电动三维移动支架(12)使固体表面(23)进行上下前后左右移动，调节液滴的滴落距离和滴落位置，从而观测不同速度下液滴撞击固体表面(23)的动力学行为。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针头(10)可拆卸的安装于密封液罐(1)下部，针头(10)上设有阀门。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，密封液罐(1)为圆柱形密闭钢罐，工作温度范围：-100℃～100℃，耐压范围：0MPa～10Mpa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，压力控制装置还包括注射器台架(14)和注射泵(13)，注射器(15)安装于注射器台架(14)上；所述注射泵(13)用于驱动注射器(15)。