[發(fā)明專利]一種高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置及測量方法

無效

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• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103411854A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瑜;宋永臣;蔣蘭蘭;趙越超;楊明軍;趙佳飛;張毅;王大勇
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置，包括可視反應(yīng)釜、注射裝置、支撐和鎖緊裝置、拍照與數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，

可視反應(yīng)釜包括金屬視窗壓力腔（11）、氣液接頭A（12）、氣液接頭B（13）、排放閥（14）、加熱帶和保溫套（15）和測溫探頭（16）；金屬視窗壓力腔為圓柱狀筒體，包括壓力室筒體（111）和耐高壓玻璃（112），壓力室筒體（111）兩端有卡槽放入圓形耐高壓玻璃（112），兩者之間固定和密封，壓住圓形耐高壓玻璃（112）的端蓋上有圓形孔使兩端可透過光線；壓力室筒體（111）側(cè)壁上開有兩個成90°的進(jìn)出孔；用氣液接頭A（12）連接進(jìn)出孔A（117）與氣瓶或注液泵向壓力室筒體內(nèi)注入環(huán)境氣體或液體，用氣液接頭B（13）連接進(jìn)出孔B（118）與三通，三通的一路連接排放閥（14）；另一路連接真空泵，壓力室筒體外壁包裹加熱帶和保溫套（15），壓力室筒體底部插入測溫探頭（16）；

注射裝置包括注射細(xì)管（21）、壓力傳感器（22），壓力室筒體側(cè)壁在兩個進(jìn)出孔之間開有穿壁管孔，將注射細(xì)管（21）從穿壁管孔中插入到壓力室中，用于注射液體或氣體形成液滴或氣泡，注射細(xì)管的外徑在0.5至2.0mm范圍，注射細(xì)管插入壓力室的深度自由調(diào)節(jié)，注射細(xì)管插入到筒體內(nèi)與壓力室筒體密封，注射細(xì)管另一端連接三通，三通的一端連接注液泵或氣瓶，另一端連接壓力傳感器（22）監(jiān)測注入壓力；

支撐和鎖緊裝置包括底座（311）、支撐架（312）和鎖緊螺栓（313），可視反應(yīng)釜在支撐架上旋轉(zhuǎn)，并用鎖緊螺栓固定位置，將注射細(xì)管翻轉(zhuǎn)到壓力室底部后進(jìn)行鼓泡法測量；

拍照與數(shù)據(jù)處理裝置，包括CCD照相機(jī)（41）、背光源（42）和數(shù)據(jù)處理計算機(jī)（43）。

2.如權(quán)利要求1所述的高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置，其特征在于：所述注射細(xì)管（21）為2mm或1.6mm外徑的不銹鋼管，與壓力室筒體（111）采用的密封方式為可調(diào)節(jié)卡套密封。

3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置，其特征在于：所述耐高壓玻璃（112）為厚度大于15mm的高透光石英玻璃。

4.權(quán)利要求1或2所述的高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置進(jìn)行界面張力測量的方法，其特征在于包括以下步驟：

注射細(xì)管位置調(diào)整步驟，松開可調(diào)節(jié)卡套，調(diào)節(jié)注射細(xì)管（21）插入壓力室筒體（111）的深度，打開背光源（42）和CCD照相機(jī)（41），通過CCD觀察使細(xì)管的出口端面處在CCD照相機(jī)的視窗中心，鎖緊可調(diào)節(jié)卡套；

實驗方法切換步驟，根據(jù)采用懸滴或鼓泡法測量，在支撐和鎖緊裝置（31）上旋轉(zhuǎn)金屬視窗壓力腔（11），采用懸滴法時將注射細(xì)管（21）旋轉(zhuǎn)至上方與水平面垂直位置，采用鼓泡法時將注射細(xì)管（21）旋轉(zhuǎn)至下方與水平面垂直位置，并用鎖緊螺栓（313）將金屬視窗壓力室（11）固定；

形成高壓環(huán)境步驟，關(guān)閉排放閥（14），用真空泵對壓力室抽真空，打開氣瓶或注液泵的閥門，向壓力室內(nèi)充入環(huán)境氣體或液體達(dá)到實驗壓力，開啟加熱帶和保溫套（15）給環(huán)境氣體或液體加熱至實驗溫度；

注射步驟，用注液泵或氣瓶通過調(diào)節(jié)精密針閥注入液滴或氣泡，通過注射細(xì)管（21）在環(huán)境氣體或液體中形成大小合適的懸滴或氣泡，注射細(xì)管（21）和針閥之間有單向閥防止環(huán)境氣體或液體回流；

拍照和計算步驟，通過CCD照相機(jī)（41）觀察液滴或氣泡的形狀、大小，根據(jù)注射細(xì)管（21）外徑尺寸，設(shè)置CCD照相機(jī)（41）的拍照比例參數(shù)，拍攝液滴或氣泡的靜態(tài)照片，計算液滴或氣泡的實際尺寸參數(shù)，輔以氣液兩相的密度差計算界面張力。

5.權(quán)利要求3所述的一種高壓下懸滴或鼓泡法界面張力測量裝置進(jìn)行界面張力測量的方法，其特征在于包括以下步驟：

注射細(xì)管位置調(diào)整步驟，松開可調(diào)節(jié)卡套，調(diào)節(jié)注射細(xì)管（21）插入壓力室筒體（111）的深度，打開背光源（42）和CCD照相機(jī)（41），通過CCD觀察使注射細(xì)管的出口端面處在CCD照相機(jī)的視窗中心，鎖緊可調(diào)節(jié)卡套；

實驗方法切換步驟，根據(jù)采用懸滴或鼓泡法測量，在支撐和鎖緊裝置（31）上旋轉(zhuǎn)金屬視窗壓力腔（11），采用懸滴法時將注射細(xì)管（21）旋轉(zhuǎn)至上方與水平面垂直位置，采用鼓泡法時將注射細(xì)管（21）旋轉(zhuǎn)至下方與水平面垂直位置，并用鎖緊螺栓（313）將金屬視窗壓力腔（11）固定；

形成高壓環(huán)境步驟，關(guān)閉排放閥（14），用真空泵對金屬視窗壓力腔（11）抽真空，打開氣瓶或注液泵的閥門，向壓力室內(nèi)充入環(huán)境氣體或液體達(dá)到實驗壓力，開啟加熱帶和保溫套（15）給環(huán)境氣體或液體加熱至實驗溫度；

注射步驟，用注液泵或氣瓶通過調(diào)節(jié)精密針閥注入液滴或氣泡，通過注射細(xì)管（21）在環(huán)境氣體或液體中形成大小合適的懸滴或氣泡，注射細(xì)管和針閥之間有單向閥防止環(huán)境氣體或液體回流；

拍照和計算步驟，通過CCD照相機(jī)（41）觀察液滴或氣泡的形狀、大小，根據(jù)注射細(xì)管（21）外徑尺寸，設(shè)置CCD照相機(jī)（41）的拍照比例參數(shù)，拍攝液滴或氣泡的靜態(tài)照片，計算液滴或氣泡的實際尺寸參數(shù)，輔以氣液兩相的密度差計算界面張力。