[發明專利]一種單霧滴荷質比測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710299823.2
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107024622A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 王貞濤;夏磊;董凱;詹水清
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R29/24
• 分類號: G01R29/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及靜電霧化領域，具體是霧化霧滴荷質比的測量技術，應用于農藥噴灑、生物質譜以及霧化燃燒脫硫除塵等各個領域。

背景技術

靜電霧化能夠產生帶電的細小霧滴，霧滴荷質比是衡量霧滴帶電量的重要參數，它對霧滴的運動、變形以及在表面特性等產生重要影響。目前，對霧滴的荷質比測量一般采用接觸法測量，通過捕集荷電霧滴群獲得霧滴的荷電量，并通過天平或流量法等測量荷電霧滴群的質量，從而獲得霧滴的荷質比。如中國專利號為2012104576336、名稱為“靜電噴霧荷質比測量裝置”的文獻中公開的裝置，通過減少荷電霧滴撞擊集液筒內筒壁后反彈而造成荷電霧滴的再次測量和逃逸產生的電荷誤差，實現對荷電霧滴或粒子荷質比的測量。再中國專利號為2013106901882、名稱為“噴桿式多噴頭靜電噴霧荷質比測量設備” 的文獻中公開的設備，通過對噴桿上的多個噴頭的荷電霧滴荷質比進行測量。盡管這些測量裝置或設備都能獲得霧滴的荷質比，但都存在如下幾個問題：1）霧滴荷電量是通過一定的裝置收集荷電霧滴的電荷，難以完成霧滴全部帶電量的收集，特別是對于導電性較差的霧滴，電荷更是難以收集。2）進行荷電荷質比的測量過程中，荷電霧滴難以完全收集并且質量或流量的測量亦存在誤差，影響測量精度。

發明內容

本發明的目的是克服現有霧滴荷質比采用接觸式方法測量存在的不足之處， 提出一種單霧滴荷質比的測量裝置及方法，能收集到霧滴的全部帶電量，測量精度高。

本發明一種單霧滴荷質比測量裝置采用的技術方案是：包括相互平行的上電極板和下電極板，上電極板接地，下電極板連接高壓電源，上電極板和下電極板之間產生電場，上電極板的上方布置一個霧滴速度與粒徑測量裝置，上電極板和下電極板之間的一側布置一個光源、另一側布置一個高速數碼相機，上電極板中心區域開有一個能容許單個霧滴通過的圓孔，單個霧滴在上電極板和下電極板之間電場的作用下產生的電場力垂直向上且大于單個霧滴的重力。

所述一種單霧滴荷質比測量裝置的測量方法采用的技術方案是包括以下步驟：

A）打開高壓電源、光源、高速數碼相機和霧滴速度與粒徑測量裝置，單個霧滴通過圓孔向下滴入電場中，霧滴速度與粒徑測量裝置測量得到單個霧滴的速度v和粒徑d；

B）高速數碼相機記錄霧滴軌跡圖像，獲得單個霧滴下降的最大距離y_m；

C）將單個霧滴的速度v和粒徑d以及下降的最大距離y_m通過公式和計算出荷質比A_q；c_q是單個霧滴的荷電量，r_d是單個霧滴的密度；E₀是上電極板和下電極板之間的電場強度，m是單個霧滴的質量。

本發明采用上述技術方案后具有的優點是：

本發明采用非接觸測量方式，通過PDPA測量單個霧滴的粒徑和速度，采用高速數碼相機測量具有一定速度的單個荷電霧滴在均勻電場中的最大下降距離，無需直接測量霧滴的質量，可以準確獲得霧滴的質量，進而獲得霧滴的荷電量和荷質比。能準確測量導電性較差的液體的荷質比，有效避免了霧滴電量釋放過程以及測量電流的損失。

附圖說明

圖1為本發明一種單霧滴荷質比的測量裝置的結構示意圖；

圖中：1.光源；2.上絕緣板；3.上板電極；4.霧滴；5.圓孔；6.霧滴速度與粒徑測量裝置；7.高速數碼相機；8.下電極板；9.下絕緣板；10.高壓電源。

具體實施方式

參見圖1，本發明一種單霧滴荷質比的測量裝置包括兩塊相互平行的電極板，分別是上電極板3和下電極板8，上電極板3和下電極板8之間的垂直間距為h，上電極板3和下電極板8之間的垂直間距可以調整。

上電極板3的上表面緊貼一塊上絕緣板2，上絕緣板2能屏蔽上電極板3上方的干擾。下電極板8的下表面緊貼一塊下絕緣板9，下絕緣板9能屏蔽下電極板8下方的干擾。

上電極板3接地，為零電極。下電極板8連接高壓電源10，高壓電源10的電壓可以調節。這樣，在上電極板3和下電極板8之間產生電場強度為E₀的均勻電場。在上電極板3和上絕緣板2的中心區域開有一個圓孔5，圓孔5能容許單個霧滴4（或液滴）通過，單個霧滴4通過此圓孔5向下滴入均勻電場中。電場強度為E₀的均勻電場的方向垂直向上，與霧滴4的重力方向相反。