测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比的装置

摘要

本发明公开了一种测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比的装置，它用一个加工有若干个同心环形槽的绝缘圆盘放置在喷嘴下部，圆盘中心与喷嘴中心对齐，圆盘上环形槽用来接收荷电雾滴，对落入每个环形槽的雾滴流量进行计量；每个环形槽的底部均装有金属网，金属网与精密微安表连接，用于测量落入每个环形槽内带电雾滴所释放的电流I，从而获所有环形槽内雾滴的荷质量比。由于所有环形槽均为同心，并在圆盘上处于不同的径向位置，因此每一个环形槽内雾滴的荷质比可近似作为该径向位置处的荷质比，所有环形槽内的荷质比就揭示了雾滴荷质比沿径向的分布规律。本发明通过圆盘在立柱上的上下移动，还可获得距喷嘴不同垂直距离处的荷质比的分布。

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电喷雾测试设备，特别是涉及一种测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比的装置。

背景技术

在静电场的作用下，液体射流破碎成雾滴的过程称为静电喷雾，与其他雾化技术(如压力雾化、离心雾化等)相比，静电喷雾具有许多优点，如雾滴尺度小、尺寸分布均匀，并且可以通过调节电参数(如施加电压)对雾化流场进行一定调控等，故此在燃油雾化燃烧、工业喷涂、农药喷洒、材料制备(如陶瓷薄膜及多孔介质薄膜等)上得到广泛应用。在静电喷雾的应用中，雾滴的荷电效果极其关键，它不仅直接关系到液体的雾化效果，而且也是荷电喷雾两相流场理论模拟的关键参数。雾滴的荷电效果一般采用荷质比(单位质量液滴所携带的电量)或荷积比(单位体积雾滴所携带电量)来衡量。目前的测试方法是采用网状目标法或法拉第筒法对喷雾过程的总体雾滴的荷质比进行测试，其中网状目标法测量装置由金属网和金属锥形筒组成组成的荷电雾滴收集器及电流检测仪表组成，使用时将收集器一端正对喷嘴，这样所有荷电雾滴被收集器收集，荷电雾滴的电量转移到收集器上，通过电流检测仪表后向大地排放，测量出单位时间内进入收集器的雾滴质量m(用量筒及天平)，电流检测仪表测出全部雾滴所释放电流I，这样就可获得所有雾滴的荷质比q_m(q_m＝I/m，这里m是单位时间内喷入收集器内雾滴的质量)。法拉第筒法是由两个套装在一起又相互绝缘的金属圆筒及相应的测量仪表组成。当外筒接地、使得喷雾时产生的全部荷电雾滴落入内筒，由于静电感应，内筒外表面和外筒内表面分别带有等量异性电荷，于是内外筒之间存在电位差U和电容C，测出电位差U和电容C，即可求出内筒中所有带电物质(即荷电雾滴)所带的总电量q(q＝CU)，则荷质比q_m就可确定(q_m＝q/M，这里M为落入内筒内所有雾滴的质量)。目前使用的上述两种方法及装置均是对喷雾过程的全部雾滴的电量及质量进行检测来获得荷质比的，其反应的只是喷雾过程中荷电雾滴的总体带电情况。实际上，由于所有雾滴的尺度、速度及带电量不同，并且雾滴所携带电量还随时间衰减，因此，在不同的雾化空间(距喷嘴不同距离处及不同的径向位置处)的雾滴的荷质比是不同的，现有的测试荷质比的装置及方法并不能反应这种不同空间位置处的局部荷质比的差异性。

发明内容

为了克服现有荷质比(或荷积比)测试方法及装置不能测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比这一不足，本发明的目的在于提供一种能够实现雾化空间局部荷质比的测试，并进而获得雾滴荷质比沿雾化轴向及径向的分布规律的测试装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比的装置，测试装置安装在喷嘴的下方，用于承纳液体从喷嘴喷出后形成荷电雾滴；所述的测试装置主要由绝缘材料制作的圆盘、金属网、微流量计、精密微安表、机架组成；所述的圆盘悬空安装在机架上且圆盘中心与喷嘴中心对齐，在圆盘上加工有若干同心环形槽，在每圈环形槽的底部铺设金属网，位于环形槽底部的金属网与精密微安表连接且接地，在每圈环形槽的底部皆开设一小孔，在小孔的出口处连接微流量计或玻璃量筒。

所述的机架由连接杆、滑套、紧固螺丝、立柱、底座组成；所述的立柱的下端固接在底座上且向上垂直竖起；所述的圆盘的一侧通过连接杆与滑套连接，滑套间隙套接在立柱上并可沿立柱上下移动；紧固螺丝螺接在滑套上且作为定位件顶靠在立柱上。

所述的立柱也可由并排的两根立柱构成。

所述的圆盘上的同心环形槽半径可以等距分布或不等距分布。

所述的机架上的立柱上安装标尺，以便得知圆盘高度及距离喷嘴的位置。

由于本发明用一个加工有若干个同心环形槽的绝缘圆盘放置在喷嘴下部，圆盘中心与喷嘴中心对齐，圆盘上的若干个同心环形槽用来接收带电雾滴，对落入每个环形槽的雾滴流量Q进行计量，每个环形槽的底部均装有金属网，金属网与精密微安表连接，用于测量落入每个环形槽内带电雾滴所释放的电流I，从而获所有环形槽内雾滴的荷质量比q_m(q_m＝I/ρQ，这里ρ为雾化流体的密度)。由于所有环形槽均为同心，并在圆盘上处于不同的径向位置，因此每一个环形槽内雾滴的荷质比可近似作为该径向位置处的荷质比，所有环形槽内的荷质比就揭示了雾滴荷质比沿径向的分布规律。显然，环形槽数越多，结果越精确。圆盘安装在立柱上，通过一个滑套，可以沿立柱上下移动，因此，还可获得距喷嘴不同垂直距离处的荷质比的分布。由于本发明是通过圆盘上若干个不同径向位置的同心环形槽内雾滴的荷质比来反应局部荷质比沿径向的分布规律，通过调节圆盘的位置来实现不同轴向位置处局部荷质比测试，因此装置结构简单，加工成本低，调节方便；装置的测试仪器仅用到精密微安表及微流量计，故测量方便易行。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明实施立体图；

图2是本发明装置的主视图；

图3是本发明装置的俯视图。

具体实施方式

本发明是一种测试静电喷雾中雾化空间局部荷质比的装置，如图1所示。图1中包括本发明测试装置1、荷电雾滴2、金属电极3、喷嘴4、高压静电发生器5。

所述的提供静电高压的高压静电发生器5与喷嘴4连接，金属电极3接地，这样高压静电发生器5、喷嘴4、金属电极3构成一个典型的静电喷雾装置，并产生荷电雾滴2。测试装置1安装在喷嘴4的下方，用于承纳液体从喷嘴4喷出后形成荷电雾滴2。

如图2、图3参考图1所示，所述的测试装置1主要由绝缘材料制作的圆盘11、金属网12、微流量计13、精密微安表14、机架15组成。所述的圆盘11悬空安装在机架15上且圆盘11中心与喷嘴4中心对齐，在圆盘11上加工有若干同心环形槽111，同心环形槽111半径可以等距分布或不等距分布，环形槽111的宽度、深度及槽数可根据实际情况确定。

在每圈环形槽111的底部铺设金属网12，位于环形槽111底部的金属网12与精密微安表14连接且接地，在每圈环形槽111的底部皆开设一小孔112，在小孔112的出口处连接微流量计13(或玻璃量筒)。

测试装置1中，除了金属网12外，其余部件均用绝缘材料制作。

所述的机架15由连接杆151、滑套152、紧固螺丝153、立柱154、底座155组成；所述的立柱154的下端固接在底座155上且向上垂直竖起；所述的圆盘11的一侧通过连接杆151与滑套152连接，连接杆151的两端可采用螺纹连接的方式与圆盘11和滑套152螺接；所述的滑套152间隙套接在立柱154上并可沿立柱154上下移动；紧固螺丝螺接在滑套152上且作为定位件顶靠在立柱154上，将滑套152定位在立柱154上。所述的机架154上的立柱上安装标尺，以便得知圆盘11高度及距离喷嘴4的位置。所述的立柱154可以由并排的两根立柱构成。

安装时，将圆盘11中心与喷嘴4中心对齐，将圆盘11调至所需轴向位置，拧紧紧固螺丝153。

本发明的工作原理：

如图1所示，液体在电场中荷电，喷出喷嘴4后形成荷电雾滴，荷电雾滴落入圆盘中的各个环形槽111后，按照下面所述计算方法，便可获得距离喷嘴某一距离z处局部荷质比沿径向r(坐标参见图2)的分布。调节圆盘11高度，可获得任意轴向位置处z的荷质比分布规律。

本发明计算方法：

本发明环形槽111的底部开有小孔112，下面接微流量计13，以便知道每个环形槽内单位时间落入的雾滴流量Q。如雾化流量较小，也可用玻璃量筒代替流量计，直接读出一定时间t内落入环形槽111内的雾滴体积V，然后换算成流量Q。位于环形槽111底部的金属网2与精密微安表4连接，可测试落入环形槽111内的荷电雾滴所释放的电流I，从而获得每个环形槽内的雾滴荷质比q_m(q_m＝I/ρQ，ρ为雾化流体密度)。所有环形槽111内雾滴的荷质比揭示了局部荷质比沿径向的分布规律。机架15中的滑套152可沿立柱154上下自由滑动，使圆盘11处所需高度，从而可获得距喷嘴4不同距离处的荷质比分布规律。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，机架的结构可有多种，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。