[實(shí)用新型]一種過(guò)冷大水滴生成裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202220637611.7
• 申請(qǐng)日: 2022-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN217276792U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金哲巖;周博通;徐毅;吳凌昊;王鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);中國(guó)航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06;F25D3/10
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

一種過(guò)冷大水滴生成裝置，該裝置包括風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)、液滴推進(jìn)裝置和換熱管；其中，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的出風(fēng)口連接于風(fēng)道系統(tǒng)的進(jìn)口處；所述的制冷系統(tǒng)中設(shè)置的噴霧嘴內(nèi)置于風(fēng)道系統(tǒng)中；所述的液滴推進(jìn)裝置中設(shè)置軟管與風(fēng)道系統(tǒng)連接。本裝置通過(guò)液滴推進(jìn)裝置將去離子水注射至換熱管中，接著對(duì)制冷系統(tǒng)中的調(diào)整噴霧閥的開(kāi)度來(lái)控制液氮的釋放量，當(dāng)液氮與空氣在分風(fēng)道中充分混合繼而對(duì)換熱管中的去離子水進(jìn)行降溫，生成過(guò)冷大水滴，通過(guò)本裝置可縮短過(guò)冷大水滴的生成的時(shí)間，繼而可進(jìn)行開(kāi)展后續(xù)相關(guān)的過(guò)冷大水滴的結(jié)冰特性研究和防除冰試驗(yàn)研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于過(guò)冷水制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過(guò)冷大水滴生成裝置。

背景技術(shù)

自然界中，結(jié)冰現(xiàn)象無(wú)處不在，特殊情況下或特殊區(qū)域冰錐積累將帶來(lái)十分嚴(yán)重的危害，飛機(jī)結(jié)冰所造成的飛行安全事故屢有發(fā)生。如今全球航空業(yè)的迅猛發(fā)展意味著越來(lái)越多的飛機(jī)將面臨全球多樣化氣候的挑戰(zhàn)。特別是在容易發(fā)生自然結(jié)冰的寒冷氣候區(qū)域，空氣中存在著許多低于冰點(diǎn)的小水滴，一旦飛機(jī)在結(jié)冰云層中飛行，就會(huì)使這些處于亞穩(wěn)態(tài)的過(guò)冷水滴在接觸表面迅速轉(zhuǎn)變成為穩(wěn)定狀態(tài)的冰。飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)部件的迎風(fēng)面都有可能發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰的部位包括飛機(jī)的機(jī)翼、風(fēng)擋玻璃、旋翼、尾槳、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置(進(jìn)氣道、防砂塵整流罩，防砂分離器，進(jìn)口導(dǎo)流葉片等)、儀器傳感頭等。

近年來(lái)飛機(jī)結(jié)冰問(wèn)題日益受到關(guān)注，云層中存在過(guò)冷大水滴(直徑大于50μm的過(guò)冷水滴)引發(fā)的結(jié)冰造成的后果更加嚴(yán)重。過(guò)冷大水滴具有較大的水滴平均直徑,較高的液態(tài)水含量等特征。過(guò)冷大水滴具備的這些特征使其發(fā)生變形、破碎和飛濺等動(dòng)力學(xué)行為，撞擊結(jié)冰過(guò)程中同時(shí)伴隨著非穩(wěn)態(tài)的傳熱結(jié)冰行為。這些因素耦合在一起，使過(guò)冷大水滴繞過(guò)機(jī)翼前緣和發(fā)動(dòng)機(jī)部件的防除冰裝置撞擊在靠后的位置結(jié)冰，異常形成的冰脊使防除冰裝置失效，飛機(jī)的氣動(dòng)性能急劇下降，極大威脅飛行安全。研究過(guò)冷大水滴對(duì)撞擊結(jié)冰過(guò)程的影響有利于科研工作者更清晰地認(rèn)知過(guò)冷大水滴結(jié)冰問(wèn)題，完善過(guò)冷大水滴撞擊結(jié)冰機(jī)理，建立更準(zhǔn)確的非穩(wěn)態(tài)傳熱結(jié)冰數(shù)學(xué)模型，并用來(lái)指導(dǎo)后續(xù)的飛機(jī)結(jié)冰防除冰裝置設(shè)計(jì)，提高飛機(jī)在復(fù)雜結(jié)冰氣候條件下飛行的安全性。因此，急需要開(kāi)發(fā)一整套用于研究過(guò)冷大水滴結(jié)冰機(jī)理的平臺(tái)(包括過(guò)冷大水滴生成裝置、調(diào)控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析等)，以支持科研人員過(guò)冷大水滴結(jié)冰機(jī)理研究工作的開(kāi)展和深入。

領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有的過(guò)冷大水滴生成系統(tǒng)(裝置)通常使用換熱器對(duì)氣流進(jìn)行冷卻，然后冷卻的氣流對(duì)去離子水進(jìn)行降溫，但其生成過(guò)冷大水滴花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)效率和研究活動(dòng)進(jìn)程。

實(shí)用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，為此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種過(guò)冷大水滴生成裝置，以用于生成過(guò)冷大水滴，可縮短過(guò)冷大水滴的生成的時(shí)間，從而提高實(shí)驗(yàn)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用一種過(guò)冷大水滴生成裝置，該裝置包括風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)、液滴推進(jìn)裝置和換熱管；其中，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的出風(fēng)口連接于風(fēng)道系統(tǒng)的進(jìn)口處；所述的制冷系統(tǒng)中設(shè)置的噴霧嘴內(nèi)置于風(fēng)道系統(tǒng)中；所述的液滴推進(jìn)裝置中設(shè)置軟管與風(fēng)道系統(tǒng)中設(shè)置的換熱管連接。

進(jìn)一步地，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括支架和風(fēng)機(jī)，其中，所述的風(fēng)機(jī)底座由支架固定于建筑結(jié)構(gòu)上。

進(jìn)一步地，所述的風(fēng)道系統(tǒng)包括第一蜂窩器、第二蜂窩器、阻尼網(wǎng)和風(fēng)道，其中，所述的風(fēng)道內(nèi)部從進(jìn)風(fēng)口至出風(fēng)口方向依次布置第一蜂窩器、第二蜂窩器、阻尼網(wǎng)、風(fēng)道和換熱管，使得風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流能在第一蜂窩器和第二蜂窩器之間形成穩(wěn)定均衡的氣流，在經(jīng)過(guò)阻尼網(wǎng)后達(dá)到最佳降溫效果。

進(jìn)一步地，所述的液滴推進(jìn)裝置包括注射泵、注射器和軟管，其中，所述注射器柱內(nèi)存儲(chǔ)去離子液態(tài)水，所述的注射泵上安裝注射器用于驅(qū)動(dòng)注射動(dòng)作，注射器出口通過(guò)軟管與風(fēng)管工作區(qū)內(nèi)的換熱管頂部入口形成密閉接口。

進(jìn)一步地，所述的制冷系統(tǒng)包括液氮儲(chǔ)罐、噴霧嘴、噴霧閥、液氮輸送管，其中，所述噴霧嘴位于風(fēng)道的混合區(qū)，所述液氮儲(chǔ)罐位于風(fēng)道外，所述的液氮儲(chǔ)罐通過(guò)液氮輸送管連接于噴霧嘴，所述的液氮輸送管設(shè)置噴霧閥，噴霧閥用于釋放液氮開(kāi)關(guān)控制。