[发明专利]低温液滴撞击刚性壁面实验装置及方法

摘要

本发明提供低温液滴撞击刚性壁面实验装置及方法，所述实验装置包括液氮供液系统、撞击腔系统、低温液滴发生器、可视化和数据采集系统；所述液氮供液系统包括液氮管路和排空旁路，所述撞击腔系统外壳由绝热层和预冷通道构成，并与真空泵、压力传感器、温度传感器连接，内部包含高度可调的刚性被撞击壁面、标尺、低温液滴发生器，所述可视化和数据采集系统包含数据采集器、光源和高速摄像机。本发明利用液氮迅速蒸发的低温蒸气经过预冷通道对撞击腔内部预冷，实现液氮的多级利用；通过调整液氮供液压力、90°弯管管径大小以及刚性被撞击壁面高度改变液滴直径和撞击速度的大小，利用高速摄像机捕捉液滴撞击过程。

主权项

1.一种低温液滴撞击刚性壁面实验装置，其特征在于，该实验装置包括撞击腔（23）；撞击腔（23）外层由内向外依次设置预冷通道（14）、真空层（13）、保温层（12）；所述预冷通道（14）内壁设置有使撞击腔（23）和预冷通道（14）相通的入口，预冷通道（14）外壁设置有出口，出口通过管道依次穿过真空层（13）、保温层（12）与外部真空泵（19）连接；上述撞击腔（23）内安装有柱形液氮容器（20）、90°弯管（15）和刚性被撞击面（18）；所述柱形液氮容器（20）和90°弯管（15）构成低温液滴发生器；90°弯管（15）的水平管部分嵌入柱形液氮容器（20）的侧壁；90°弯管（15）的竖直管部分位于撞击腔（22）水平方向中心，刚性被撞击面（18）位于其正下方；撞击腔（22）内部还安装有温度传感器（21）、压力传感器（3）、标尺（17）、光源（22）、高速摄像机（16）和数据采集器（24）；数据采集器（24）与温度传感器（21）和压力传感器（3）以及高速摄像机（16）连接；该实验装置还包括高压氮气瓶（1）；高压氮气瓶（1）出口通过减压阀（2）、压力传感器（3）后分别连接排空旁路（7）和液氮管路（8）两个支路；两个支路合并后与液氮池（10）入口连接；所述排空旁路（7）上设置截止阀（4），所述液氮管路（8）上依次设置截止阀（4）、液氮杜瓦罐（5）、低温电磁阀（9）；所述液氮池（10）出口经过流量计（11）后连接上述撞击腔（22）内部的柱形液氮容器（20）；所述流量计（11）与柱形液氮容器（20）之间的管道依次穿过保温层（12）、真空层（13）、预冷通道（14）；上述液氮杜瓦罐（5）顶部接有泄压阀（6）和压力传感器（3）。