[發明專利]一種聲懸浮多液滴蒸發與燃燒實驗裝置及其方法

在審

• 申請號: 201610811972.8
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN107202812A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 王筱蓉;王繼剛;王勛;任貴龍;金張良;何強;唐文獻
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01N25/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種聲懸浮多液滴蒸發與燃燒實驗裝置，其特征在于，包括蒸發與燃燒室(1)、聲懸浮裝置、聲懸浮控制系統、控制單元(2)，所述蒸發與燃燒室(1)包括蒸發燃燒室殼體、不銹鋼加熱棒(15)、溫度傳感器A(4)和溫度傳感器B(10)，所述蒸發燃燒室殼體為圓筒狀，多根所述不銹鋼加熱棒(14)在所述蒸發與燃燒室(1)內、沿底部均勻布置，所述溫度傳感器A(4)和溫度傳感器B(10)設于蒸發燃燒室殼體側壁呈對稱布置，所述蒸發與燃燒室(1)兩側中各開有一個觀察窗，且相隔180度，所述觀察窗口內嵌有透明光學材料密封連接；所述聲懸浮裝置包括變頻器(6)、反射器(14)和變頻器與反射器對齊工具(7)，所述變頻器(6)為圓柱狀，設于所述蒸發與燃燒室(1)頂部并與蒸發與燃燒室(1)同軸，變頻器(6)的下端伸入蒸發燃燒室殼體內，所述變頻器與反射器對齊工具(7)設于變頻器(6)上端；所述反射器(14)設于變頻器(6)的正下方；所述聲懸浮控制系統包括信號發生器(8)、功率放大器(11)和功率計(13)，所述信號發生器(8)通過導線依次連接功率放大器(11)、功率計(13)和反射器(14)；所述控制單元(2)通過導線分別與不銹鋼加熱棒(14)、計算機(5)、溫度傳感器A(4)和溫度傳感器B(10)連接。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括圖像采集裝置和計算機(5)；所述圖像采集裝置包括光源(12)、高速攝像機(3)和信號同步控制器；所述高速攝像機(3)和光源(12)分別正對蒸發與燃燒室(1)兩側的觀察窗；所述信號同步控制器位于控制單元(2)內，所述高速攝像機(3)通過導線與所述信號同步控制器連接；所述計算機與所述控制單元通過導線連接。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(2)內設有溫度控制儀分別與不銹鋼加熱棒(15)連接。

4.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，還包括支架，所述支架設于蒸發與燃燒室(1)底部。

5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述觀察窗內部嵌有的透明光學材料為光學石英玻璃，所述觀察窗與所述光學石英玻璃之間采用增強柔性墊密封。

6.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述蒸發與燃燒室(1)的圓柱狀殼體采用耐高溫的304不銹鋼材料，外表面噴涂保溫材料。

7.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置的各部件之間均采用螺紋連接。

8.實施權利要求1—7任意一項所述裝置的方法，其特征在于，首先，設定一個目標溫度，利用所述不銹鋼加熱棒(15)對所述蒸發與燃燒室(1)進行加熱，并通過所述溫度傳感器A(4)和溫度傳感器B(10)測量所述蒸發與燃燒室(1)內部的溫度，通過導線將測量的溫度數據傳送到所述控制單元(2)，所述控制單元(2)內的溫度控制儀根據傳送的溫度數據控制所述不銹鋼加熱棒(15)的加熱功率；然后，利用聲懸浮控制系統產生聲波，調節變頻器與反射器對齊工具(7)使變頻器(6)與反射器(14)對齊，之后利用微量注射泵產生微小液滴(9)，將微小液滴(9)懸浮于聲懸浮變頻器(6)與反射器(14)之間的軸線上，逐一懸浮液滴；用所述光源(12)對背部進行照射，記錄整個液滴蒸發與燃燒過程中的數據，通過對圖像和數據進行處理，得到蒸發燃燒過程中液滴直徑隨時間的變化曲線。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，懸浮于所述聲懸浮變頻器(6)與反射器(14)之間的軸線上的微小液滴(9)為4-6顆液滴。