阅读说明：本技术 不同雾化液滴粒径测试装置和方法 (Device and method for testing particle sizes of different atomized liquid drops ) 是由 李祥春 柏盛 张琪 高佳星 王越 张龙 孙海彤 于 2020-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种不同雾化液滴粒径测试装置和方法,包括不同雾化液滴生成系统、粒径测试分析系统和控制系统；不同雾化液滴生成系统包括自上而下依次连接的压力表、储气室、电磁阀、单向阀一、储水室、单向阀二、雾化喷嘴,储气室通过导气管与高压空气瓶连接；粒径测试分析系统包括激光粒度分析仪和图像采集系统；电磁阀、激光粒度分析仪和图像采集系统分别与控制系统有线或无线连接。可以实现不同雾化液滴的生成及其粒径值的研究测试,从而为研究人员提供操作更为便捷的不同雾化液滴生成及粒径测试方式,以及详尽的雾化液滴粒径信息。(The invention discloses a device and a method for testing particle sizes of different atomized droplets, which comprise different atomized droplet generation systems, particle size testing and analyzing systems and control systems; the different atomized liquid drop generating systems comprise a pressure gauge, an air storage chamber, an electromagnetic valve, a one-way valve I, a water storage chamber, a one-way valve II and an atomizing nozzle which are sequentially connected from top to bottom, wherein the air storage chamber is connected with a high-pressure air bottle through an air guide pipe; the particle size test analysis system comprises a laser particle size analyzer and an image acquisition system; the electromagnetic valve, the laser particle size analyzer and the image acquisition system are respectively in wired or wireless connection with the control system. The device can realize the generation of different atomized droplets and the research and test of particle size values of the atomized droplets, thereby providing different atomized droplet generation and particle size test modes which are more convenient and faster to operate and detailed atomized droplet particle size information for researchers.)

不同雾化液滴粒径测试装置和方法

技术领域

本发明涉及一种消防灭火及矿山安全技术，尤其涉及一种不同雾化液滴粒径测试装置和方法。

背景技术

目前，国际社会普遍使用的雾化液滴生成方式主要为气动压力式雾化和超声波雾化。气动压力式雾化的作用原理为：

自喷嘴喷出的液体受到外部作用力，形成各种尺寸的微小液滴，液体首先在机械作用力和表面张力以及周围空气介质的挤压、剪切综合作用下破碎而初步雾化，在此过程中，圆射流破碎与薄液膜射流破碎是液体初步雾化的两种基本方式，初步雾化形成的液滴再经过二次破碎最终才完成雾化过程；超声波雾化的作用原理为：压电陶瓷片在高频振荡电压的作用下，自发开始高频振荡，并发射出超声波，超声波作用于液体表面，液体表面在超声波的不断冲击下，开始破裂，逐渐形成粒度只有几微米的超声波细水雾。而雾化液滴粒径测试一般采用相位多普勒粒子分析仪和激光粒度分析仪两种粒度检测设备，其中相位多普勒粒子分析仪通过分析穿越激光测量体的球形粒子反射或折射的散射光产生的相位移动来确定粒径的大小；激光粒度分析仪的工作原理是通过测量颗粒群的散射谱，经计算机进行数据处理来分析其颗粒粒度分布情况，具体来说是来自激光器的激光束经滤光、扩束、滤波后，经准直透镜变成平行光线后照射到测试区，测试区中的待测颗粒群在激光的照射下产生散射谱，而散射谱的强度及其空间分布与被测颗粒群的大小及分布有关，并经透镜再次汇聚后，被位于透镜后焦面上的光电阵列探测器所接收，转换成电信号后经放大和A/D转换经通讯口送入计算机，进行反演运算和数据处理后，即可给出被测颗粒群的大小、分布等参数。

针对现有的研究结果，需要开发出一种更完备、更可靠，操作更便捷的***反应过程测试装置，以了解清楚***过程的各种信息，从而获得抑制链式反应过程的理论信息，为抑制***和减少***人员伤亡及损失提供充分的理论基础。

现有技术中还没有类似的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同雾化液滴粒径测试装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的不同雾化液滴粒径测试装置，包括不同雾化液滴生成系统、粒径测试分析系统和控制系统；

所述不同雾化液滴生成系统包括自上而下依次连接的压力表、储气室、电磁阀、单向阀一、储水室、单向阀二、雾化喷嘴，所述储气室通过导气管与高压空气瓶连接；

所述粒径测试分析系统包括激光粒度分析仪和图像采集系统；

所述电磁阀、激光粒度分析仪和图像采集系统分别与所述控制系统有线或无线连接。

上述的不同雾化液滴粒径测试装置实现不同雾化液滴粒径测试的方法，包括步骤：

首先，操作人员通过调节高压空气瓶出口压力，通过导气管向所述的不同雾化液滴生成系统中的储气室注入不同压力的空气，待所述压力表示数稳定后，通过控制系统控制电磁阀的开启，将储气室中的高压空气释放，高压空气经过单向阀进入储水室，将储水室中的液态水以一定压力冲击到所述的雾化喷嘴中，通过所述雾化喷嘴的二次雾化作用，生成所需的雾化液滴；

然后，通过控制系统开启粒度数据采集模块，对不同雾化液滴生成系统所生成的雾化液滴的粒径大小进行数据采集以及测试分析，来自激光器的激光束经滤光、扩束、滤波后，经准直透镜变成平行光线后照射到测试区，测试区中的待测雾化液滴群在激光的照射下产生散射谱，散射谱的强度及其空间分布与被测雾化液滴群的大小及分布有关，并经透镜再次汇聚后，被位于透镜后焦面上的光电阵列探测器所接收，转换成电信号后经放大和A/D转换经通讯口送入计算机，进行反演运算和数据处理后，即测出被测雾化液滴的粒度大小以及分布情况。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的不同雾化液滴粒径测试装置和方法，可以实现不同雾化液滴的生成及其粒径值的研究测试，从而为研究人员提供操作更为便捷的不同雾化液滴生成及粒径测试方式，以及详尽的雾化液滴粒径信息。操作更便捷、更完备、更可靠，可以了解清楚***过程的各种信息，从而获得抑制链式反应过程的理论信息，为抑制***和减少***人员伤亡及损失提供充分的理论基础。

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同雾化液滴粒径测试装置的主视结构示意图。

图2为本发明实施例不同雾化液滴生成系统的主要结构剖面图。

图中：

1-压力表；2-储气室；3-高压电磁阀；4-单向阀；5-储水室；6-单向阀；7-气动雾化喷嘴；8-304钢导气管；9-高压空气瓶；10-减压阀；11-激光粒度分析仪激光接收单元；12-激光粒度分析仪激光发射单元；13-控制系统；14-NAC-GX3高速摄像机。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的不同雾化液滴粒径测试装置，其较佳的具体实施方式是：

包括不同雾化液滴生成系统、粒径测试分析系统和控制系统；

所述不同雾化液滴生成系统包括自上而下依次连接的压力表、储气室、电磁阀、单向阀一、储水室、单向阀二、雾化喷嘴，所述储气室通过导气管与高压空气瓶连接；

所述粒径测试分析系统包括激光粒度分析仪和图像采集系统；

所述电磁阀、激光粒度分析仪和图像采集系统分别与所述控制系统有线或无线连接。

所述储气室为304钢的圆柱体结构。

所述电磁阀为耐高压电磁阀。

所述单向阀一和单向阀二分别为耐高压单向阀。

所述储水室为304钢的耐高压三通结构。

所述雾化喷嘴为黄铜材质的耐高压气动压力式雾化喷嘴，喷嘴长48mm，内含旋转叶片，喷嘴孔径为1.0mm。

所述导气管为304钢的耐高压金属导气管。

所述图像采集系统包括NAC-GX3高速摄像机、冷光灯和图片处理单元。

所述激光粒度分析仪采用Winner318A激光粒度分析仪，包括激光接收单元和激光发射单元。

还包括支护加固装置，所述支护加固装置为铝合金立体式结构，支护加固装置中部设有固定式夹板，所述固定式夹板将所述不同雾化液滴生成系统垂直固定。

上述的不同雾化液滴粒径测试装置实现不同雾化液滴粒径测试的方法，包括步骤：

首先，操作人员通过调节高压空气瓶出口压力，通过导气管向所述的不同雾化液滴生成系统中的储气室注入不同压力的空气，待所述压力表示数稳定后，通过控制系统控制电磁阀的开启，将储气室中的高压空气释放，高压空气经过单向阀进入储水室，将储水室中的液态水以一定压力冲击到所述的雾化喷嘴中，通过所述雾化喷嘴的二次雾化作用，生成所需的雾化液滴；

然后，通过控制系统开启粒度数据采集模块，对不同雾化液滴生成系统所生成的雾化液滴的粒径大小进行数据采集以及测试分析，来自激光器的激光束经滤光、扩束、滤波后，经准直透镜变成平行光线后照射到测试区，测试区中的待测雾化液滴群在激光的照射下产生散射谱，散射谱的强度及其空间分布与被测雾化液滴群的大小及分布有关，并经透镜再次汇聚后，被位于透镜后焦面上的光电阵列探测器所接收，转换成电信号后经放大和A/D转换经通讯口送入计算机，进行反演运算和数据处理后，即测出被测雾化液滴的粒度大小以及分布情况。

本发明的不同雾化液滴粒径测试装置和方法的原理是：

通过向储气室中给予不同压力的空气，并通过控制系统控制电磁阀的开启，使得储气室中的高压空气途径电磁阀和单向阀将储水室中的水以高压形式带入雾化喷嘴，经过雾化喷嘴的雾化作用，实现生成不同雾化液滴的目的；

通过控制系统开启粒度数据采集模块，对不同雾化液滴生成系统所生成的雾化液滴的粒径大小进行数据采集以及测试分析，来自激光器的激光束经滤光、扩束、滤波后，经准直透镜变成平行光线后照射到测试区，测试区中的待测雾化液滴群在激光的照射下产生散射谱，散射谱的强度及其空间分布与被测雾化液滴群的大小及分布有关，并经透镜再次汇聚后，被位于透镜后焦面上的光电阵列探测器所接收，转换成电信号后经放大和A/D转换经通讯口送入计算机，进行反演运算和数据处理后，即测出被测雾化液滴的粒度大小以及分布情况；

整个不同雾化液滴粒径测试装置通过上述各个系统的协同作用，完成不同雾化液滴的生成及其粒径大小的测试。

本发明的不同雾化液滴粒径测试装置和方法，可以实现不同雾化液滴的生成及其粒径值的研究测试，从而为研究人员提供操作更为便捷的不同雾化液滴生成及粒径测试方式，以及详尽的雾化液滴粒径信息。

具体实施例：

图1、图2示出了本发明实施例的一种不同雾化液滴粒径测试装置，包括不同雾化液滴生成系统和粒径测试分析系统。不同雾化液滴生成系统中压力表连接储气室尾部，储气室与电磁阀相连，储气室侧壁通过导气管与高压空气瓶相连接，电磁阀、单向阀、储水室、单向阀以及雾化喷嘴依次连接，以上各元件协同作用缺一不可，共同构成不同雾化液滴生成系统的主体部分，通过支护加固装置垂直固定于装置中心位置。在实际操作过程中，通过调节高压空气瓶出口压力，通过导气管向不同雾化液滴生成系统中的储气室注入所需压力的空气，待压力表示数稳定后，通过控制系统控制电磁阀的开启，将储气室中的高压空气释放，高压空气经过单向阀进入储水室，将储水室中的液态水以一定压力冲击到雾化喷嘴中，雾化喷嘴中的旋转叶片将来自储水室的高压水流破碎成细小液滴，对其进行一次雾化，经一次雾化的高压水与喷嘴孔再次发生剧烈碰撞，形成二次雾化，通过雾化喷嘴的二次雾化作用，生成所需的雾化液滴。在生成雾化液滴形成的雾场同时，通过粒径测试分析系统中的控制系统开启激光粒度分析仪，采集雾化液滴的粒径信息，分析雾化液滴的具体粒径值，与此同时，通过高速摄像机拍摄雾化液滴形成的雾场图像，协助激光粒度分析对雾化液滴粒径进行分析。

综上可见，本发明实施例可以较好地实现不同雾化液滴的生成及其粒径值的研究测试，从而为研究人员提供操作更为便捷的不同雾化液滴生成及粒径测试方式，以及详尽的雾化液滴粒径信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。