专利名称：一种大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷雾头设计、雾化性能评价领域，涉及对低压降、大流量喷雾头所产生的大型喷雾场雾化液滴粒径的测量，尤其是一种大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置。
背景技术：
在核反应堆运行和安全应急系统中存在大量雾化喷淋和冷却系统。其中对系统运行起至关重要的稳压器，所使用的就是低压降、大流量喷雾头。在喷雾头设计阶段以及根据使用要求对喷雾头进行筛选过程中，必须通过试验对雾化液滴粒径进行详细了解。常规的喷雾头雾化颗粒粒径分布测量时，通常选用多普勒相位仪、激光粒度仪等设备。对日常用到的高压降，低流量的小型喷雾头，这种测量方法即可满足测试要求。而对稳压器中使用的低压降、大流量喷雾头，喷雾场直径可达到四米以上，由于喷雾区域广，液滴颗粒大，使用以上传统方法不仅不能完全描述流场分布情况，而且在测量液滴粒径时，容易产生较大误差，甚至因为液滴粒径超出测量范围而使试验无法进行。专利CN200410053033. 9描述了一种扫描式喷嘴雾化场雾滴粒径和浓度空间分布分析仪。该型仪器要求喷雾场需要从设计的U型支架中间穿过，从发射端正面小孔发出的光束穿过整个流场后，经接收端正面小孔进入光电接收器。但对前面所述大流场喷雾头，其有效喷雾截面直径往往大于2m，不可能满足让全部流场从光束发射、接收端中间穿过的要求。而该型仪器的光束强度以及光束孔直径等参数也限制了对较大颗粒液滴的测量。专利CN201110106477. 4公开了一种通过采集振动信号测量液体雾化粒径分布的检测方法。在垂直于雾化液滴喷射方向处设置一固体挡板，在挡板背面区域设置振动信号接收装置。通过对振动信号进行小波分解获得各特征频率上的能量分布率，从而获得对应的粒径分布。这种方法较为繁琐，其可操作性较差。因为在实际测量前，首先需要采集不同粒径撞击挡板产生的振动信号，建立雾滴粒径与振动信号不同频率分段之间的对应关系。这种前提条件几乎不可能实现。另外，这种测量方法未考虑雾滴速度影响振动信号频率而产生的误差。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置，该装置测量方便，对于低压降、大流量喷雾头能够完全描述其流场液滴粒径分布，而且在测量液滴粒径时，不会产生较大误差。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的这种大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置，包括测量室、背景板和补充光源；所述测量室由两侧侧板和顶板围成，其前后两端敞开，测量室由中间隔板分为仪器室和喷雾室两部分，仪器室为设置测量仪器使用；喷雾室与背景板围成半封闭空间，将被测液滴颗粒与其它雾化颗粒相隔离；补充光源置于背景板后，在背景板上与测量区域对应位置开设窗口，以便补充光源光线穿过该窗口对被测区域液滴进行补光；在液滴被测量区域设置有成像对焦和作为尺寸参照使用的刻度条，刻度条由钢针固定于补光窗口两侧。上述中间隔板由轻质材料制成，阻挡喷雾室雾化颗粒进入仪器室；在所述中间隔板上拍照仪器视线通过区域设有可开启的摄影视线窗口。上述测量室的顶板由水平布置和倾斜布置两部分组成，其中仪器室顶板为水平布置，喷雾室顶板为倾斜布置，在顶板上敷设海绵多孔纤维材料；所述顶板的水平布置部分末端设有挡水板，将顶板上喷雾液体从测量室两侧导出。上述背景板 为不透光材料制成,与喷雾室围成半封闭空间，其顶端与喷雾室顶板前端之间留有缝隙，被测液滴从该缝隙进入喷雾室，背景板位于喷雾头正下方且顶端截面向外侧作切削处理；背景板上与测量区域相对应部分开设窗口，以便背景板后的补充光线可以穿过该窗口对被测液滴补光；所述背景板及其补光窗口上，在喷雾室一侧铺设透光率适中且能使补充光线柔和、均匀的背景布。上述刻度条为透明材质，由两个钢针的一端固定在测量区域内，钢针的另一端固定在背景板窗口两侧；在稳定固定刻度条的前提下，钢针横截面积应尽可能小；所述刻度条与背景板之间的距离能够调节。上述补充光源功率由试验环境、拍照仪器决定；补充光源密封在透明的有机玻璃盒内，且置于喷雾区域内由喷雾颗粒对其盒壁进行冷却；有机玻璃盒的盒底侧留有供电源线和排气使用的小孔。本发明具有以下有益效果(I)本发明对低压降、大流量喷雾头能够完全描述流场粒径分布，而且在测量液滴粒径时，测量精确，不会产生较大误差。(2)本发明装置能进入流场内部，只保留被测液滴在不被干扰的情况下进入测量区域，并且不会限制对较大颗粒液滴的测量。(3)本发明的装置测量方式简洁方便，可操作性好。(4)本发明的装置获得液滴飞行时形状，测量结果不受液滴速度等影响，测量更精确。


图I雾化颗粒测量装置示意图；图2雾化颗粒测量装置正视图，摄像视窗盖板半启且不包含摄像仪器；图3雾化颗粒测量装置液滴入口布置示意图；图4雾化颗粒粒径测量区域布置正视图；图5雾化颗粒粒径测量区域背视图；图6雾化颗粒粒径测量结果效果图；其中1、喷雾头；2、喷雾室；3、隔板；4、摄影视线窗口 ；5、活动盖板；6、顶板；7、海绵多孔纤维材料；8、挡水板；9、背景板；10、补光窗口 ；11、背景布；12、刻度条；13、钢针；14、光源；15、有机玻璃盒；16、基座；17、顶板端面；18、背景板端面；19、顶板前沿；20、21为
侧壁板；。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述参见图I和图2 :本发明的大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置包括测量室、背景板9和补充光源14及其它附属装置，其中测量室由两侧侧板20和21以及顶板6围成，其前后两端敞开，测量室由中间隔板3分为仪器室a和喷雾室b。仪器室a对拍照仪器2等重要设备起保护作用，避免雾滴对设备侵蚀的同时减小雾滴在拍照镜头上的附着速度，保证成像质量。隔板3上开设摄影视线窗口 4，可使仪器2的视线无障碍穿过，到达测量区域C。摄影视线窗口 4上设活动盖板5，在仪器工作时，盖板5打开进行拍照。其它时间段内可关闭盖板5，以尽量减少进入仪器室a的液滴数量。背景板9和喷雾室b围成了半封闭空间，将落入测量区域c的雾化颗粒与其它雾化区域颗粒分开。背景板9由不透光的竖直薄板制成。背景板9上端与喷雾室之间留有缝隙。被测颗粒从该缝隙落入喷雾室b中的测量区域C。参见图3中测量装置入口布置示意图，背景板9位于喷雾头I正下方，其顶端与喷雾室2顶端平齐。为了尽可能避免侵入喷雾场的装置对被测液滴的形成过程产生干扰，如图3中顶板端面17、背景板端面18所示分别对顶板6和背景板9端面进行切削，同时将顶板上方海绵多孔纤维材料7如图3所示布置，使与顶板前沿19碰撞分裂的液滴不会从装置入口缝隙中落入。仪器室a和喷雾室b的顶板6上敷设海绵多孔纤维材料7，以便尽量减少因侵入喷雾场测量导致的雾化颗粒再次分裂。在顶板6末端设置挡水板8，将顶板6上喷雾剂流体从测量室两侧导出。参见图4，在测量区域c内设置刻度条12，作为参照尺寸同时以便拍摄液滴时对焦。刻度条12为透明材质，由两根细钢针13的一端固定在测量区域c中，钢针13的另一端固定在背景板9上。为了减小侵入测量区带来的误差，钢针13在满足固定刻度条12的前提下，横截面积须尽可能的小。参见图5，背景板9上与测量区c正对的位置开设补光窗口 10，以便补充光源14通过该窗口对被测颗粒补光。在背景板9上，被测颗粒一侧覆盖背景布11。综合参见图4和5，在测量区域，用来固定刻度条12的钢针13穿透背景布11后固定在补光窗口 10上下两侧的背景板9上。窗口 10上的背景布11可使摄影补光柔和、均匀，同时背景板9上背景布11可避免使喷雾颗粒直接与刚性材料的背景板9发生直接接触。补充光源14密封在透明的有机玻璃盒15内。喷雾场液滴同时对有机玻璃盒15 起冷却作用，避免补充光源14散发出热量熔穿15的壁面。调整基座16的高度以及与背景板9之间的距离，以便获得最佳摄影图片。拍摄结果效果图如图6所示。
权利要求
1.ー种大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，包括測量室、背景板(9)和补充光源(14);所述测量室由两侧侧板(20、21)和顶板￠)围成，其前后两端敞开，測量室由中间隔板(3)分为仪器室(a)和喷雾室(b)两部分，仪器室(a)为设置测量仪器使用；喷雾室(b)与背景板(9)围成半封闭空间，将被测液滴颗粒与其它雾化颗粒相隔离；补充光源(14)置于背景板(9)后，在背景板(9)上与測量区域对应位置开设补光窗ロ(10)，以便补充光源(14)光线穿过该窗ロ对被测区域液滴进行补光；在液滴被測量区域设置有成像对焦和作为尺寸參照使用的刻度条(12)，刻度条(12)由钢针(13)固定于补光窗ロ(10)两侦れ
2.根据权利要求I所述的大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，所述中间隔板(3)由轻质材料制成，阻挡喷雾室雾化颗粒进入仪器室；在所述中间隔板(3)上拍照仪器视线通过区域设有可开启的摄影视线窗ロ(4)。
3.根据权利要求I所述的大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，所述测量室的顶板(6)由水平布置和倾斜布置两部分组成，其中仪器室(a)顶板为水平布置，喷雾室(b)顶板为倾斜布置，在顶板(6)上敷设海绵多孔纤维材料(7);所述顶板￠)的水平布置部分末端设有挡水板(8)，将顶板(6)上喷雾液体从测量室两侧导出。
4.根据权利要求I所述的大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，所述背景板(9)为不透光材料制成,与喷雾室(b)围成半封闭空间,其顶端与喷雾室顶板前端之间留有缝隙，被测液滴从该缝隙进入喷雾室(b)，背景板(9)位于喷雾头(I)正下方且顶端截面向外侧作切削处理；所述背景板(9)及其补光窗ロ(10)上，在喷雾室(2) —侧铺设透光率适中且能使补充光线柔和、均匀的背景布(U)。
5.根据权利要求I所述的大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，所述刻度条(12)为透明材质，由两个钢针(13)的一端固定在測量区域内，钢针(13)的另一端固定在背景板(9)窗ロ两侧；在稳定固定刻度条(12)的前提下，钢针(13)横截面积应尽可能小；所述刻度条(12)与背景板(9)之间的距离能够调节。
6.根据权利要求I所述的大型喷雾场雾化液滴粒径測量装置，其特征在于，所述补充光源(14)功率由试验环境、拍照仪器决定；补充光源(14)密封在透明的有机玻璃盒(15)内，且置于喷雾区域内由喷雾颗粒对其盒壁进行冷却；有机玻璃盒(15)的盒底侧留有供电源线和排气使用的小孔。
全文摘要
本发明公开了一种大型喷雾场雾化液滴粒径测量装置，包括测量室、背景板和补充光源；测量室由两侧侧板和顶板围成，其前后两端敞开，测量室由中间隔板分为仪器室和喷雾室两部分，仪器室为设置测量仪器使用；喷雾室与背景板围成半封闭空间，将被测液滴颗粒与其它雾化颗粒相隔离；补充光源置于背景板后，在背景板上与测量区域对应位置开设窗口，以便补充光源光线穿过该窗口对被测区域液滴进行补光；在液滴被测量区域设置有成像对焦和作为尺寸参照使用的刻度条，刻度条由钢针固定于补光窗口两侧。该装置测量方便，对于低压降、大流量喷雾头能够完全描述流场分布，而且在测量液滴粒径时，不会产生较大误差。
文档编号G01N15/02GK102636420SQ20121012857
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者兰治科, 朱大欢, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉 申请人:西安交通大学