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原文传递一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法

专利名称：	一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法
摘要：	本发明公开了一种用于液滴‑颗粒碰撞凝并测试的实验系统及方法，该系统主要包括颗粒供给装置、液滴产生装置、颗粒回收装置、图像采集及处理系统，颗粒供给装置实现了不同角度及不同速度颗粒的供给，液滴产生装置实现了液滴微量进给与不同高度添加，颗粒回收装置实现了下落的颗粒和液滴回收，图像采集及处理系统实现了颗粒运动轨迹、液滴形变以及颗粒与液滴相遇后的吸附凝并过程的瞬时捕捉及图像分析。本发明操作方便、成本低，能精确控制颗粒和液滴碰撞时各项参数，精准捕捉颗粒‑液滴碰撞过程，记录液滴吸附捕捉颗粒时形变铺展过程，适用于如湿式除尘相关的降尘捕捉、火力发电时湿式脱硫的碰撞凝并研究等。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	秦波涛;侯晋;周群;王飞;李修磊;王卓然;丁仰卫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910184391.X
公开号：	CN110006792A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	周敏
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，其特征在于，主要包括颗粒供给装置、液滴产生装置、颗粒回收装置、图像采集及处理系统，所述颗粒供给装置和液滴产生装置安装在支架上，所述支架包括底部轨道(1)、底座A(2)、底座B(3)、升降轨道A(4)、升降轨道B(5)，所述底座A(2)、底座B(3)分别设于所述底部轨道(1)上并可沿底部轨道(1)左右移动，所述升降轨道A(4)垂直设于底座A(2)上，所述升降轨道B(5)垂直设于底座B(3)上，升降轨道A(4)和升降轨道B(5)相对设置；所述颗粒供给装置包括进料斗(6)、进料滑道(7)、锥形储料仓(8)、颗粒出口(9)和轨道卡座A(10)，所述进料斗(6)固定在升降轨道A(4)上部，进料斗(6)的下方设有导向管(11)，所述轨道卡座A(10)设于升降轨道A(4)上并可沿升降轨道A(4)上下移动，所述轨道卡座A(10)的右侧上部设有一段凹槽(12)，所述进料滑道(7)设置在进料斗(6)下方，进料滑道(7)的一端底部设有滚轮(13)，滚轮(13的滚轮轴卡在凹槽(12内，轨道卡座A(10)上设有进料滑道角度调节装置，所述进料滑道角度调节装置包括旋钮A(14)、一个大滑轮(15.1)、两个小滑轮(15.2)和皮带(16)，大滑轮(15.1)设在旋钮A(14)的转轴上，两个小滑轮(15.2)分别位于大滑轮(15.1)两侧，且大滑轮(15.1)与两个小滑轮(15.2通过皮带(16)连接，通过旋转旋钮A(14)使大滑轮(15.1)转动，从而通过皮带(16)的转动，带动大滑轮(15.1)与两个小滑轮(15.2)同步转动，皮带(16)驱动滚轮(13)转动，所述进料滑道(6)通过滚轮(13)与凹槽(12)滑动连接，垂直轨道卡座A(10)设有一支撑板(17)，进料滑道(7)的另一端斜靠在支撑板(17)的右上端并伸入所述锥形储料仓(8)内，支撑板(17)右侧设有旋转轴(18)，所述锥形储料仓(8)的敞口端通过卡口固定在旋转轴(18)上，旋转轴(18)一端固定连接有一旋钮B(19)，所述颗粒出口(9)与锥形出料仓(8)的底部连为一体并相通；所述液滴产生装置包括针头(20)、针管(21)、针管推进管(22)、旋转推进器(23)、垂直微调轨道(24)、轨道卡座B(25)、水平轨道底座(26)和水平微调装置(27)，所述轨道卡座B(25)设于升降轨道B(5)上并可沿升降轨道B(5)上下移动，所述水平轨道底座(26)垂直轨道卡座B(25)设置，所述水平微调装置(27)设于水平轨道底座(26)上并可沿水平轨道底座(26)左右移动，水平微调装置(27)上设有旋钮C(28)，水平微调装置(27)的左侧与垂直微调轨道(24)滑动连接，所述旋转推进器(23)、针管推进管(22)、针管(21)、针头(20)从上到下依次连接，旋转推进器(23)和针管推进管(22)分别固定在垂直微调轨道(24)左侧；所述颗粒回收装置包括颗粒-液滴回收皿(31)，所述颗粒-液滴回收皿(31)放置在所述底部轨道(1)上、碰撞区域(30)的正下方；所述图像采集及处理系统包括照明装置、高速摄像机和计算机，所述照明装置包括主照明灯A(32)、主照明灯B(33)，所述主照明灯A(32)设于升降轨道A(4)下部并可沿升降轨道A(4)上下移动，所述主照明灯B(33)设于升降轨道B(5)下部并可沿升降轨道B(5)上下移动，所述高速摄像机(35)设于支架前方，所述计算机(34)和高速摄像机(35)的端口连接。 2.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，其特征在于，所述照明装置还包括辅助照明灯(37)，辅助照明灯固定在支撑架(38)上。 3.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，其特征在于，所述高速摄像机(35)通过三角架(36)支撑。 4.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统，其特征在于，所述垂直微调轨道(24)的边缘刻有标度尺(29)。 5.一种基于权利要求1至4任一项所述的实验系统进行液滴-颗粒碰撞凝并测试的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将需要实验的颗粒通过小勺倒入进料斗(6)，颗粒通过进料斗(6)的导向管(11)进入进料滑道(7)，均匀落入锥形储料仓(8)，通过颗粒出口(9)落出，通过调节旋钮A(14)改变进料滑道(7)角度，通过调节轨道卡座A(10)的上下位移和旋钮B(19)改变颗粒出口(9)的高度和角度，经过调节颗粒滑落角度，使颗粒进入指定碰撞区域(30)，调节好位置和角度后暂停向进料斗(6)倒入颗粒，等锥形储料仓(8)中颗粒全部滑落后进行下一步； (2)用针管(20)吸取适量待测液滴溶液，安装好针管(21)、针头(20)和针管推进管(22)，通过卡扣(39)固定在垂直微调轨道(24)左侧，通过旋转旋转推进器(23)使针管(21)内液体通过针头(20)形成液滴并滴落，通过调节升降轨道B(5)的水平位移使液滴能滴入指定碰撞区域(30)，通过调节轨道卡座B(25)的上下位移改变液滴进入指定碰撞区域(30)的速度； (3)向进料斗(6)中倒入颗粒，同时旋转旋转推进器(23)，使得颗粒和液滴同时落下，然后通过旋转水平微调旋钮(28)，微调针头(20)水平位置，使得落下液滴能够与颗粒在碰撞区域(30)内相遇碰撞，同时开启主照明灯A(32)、主照明灯B(33)并调节到与碰撞区域(30)等高位置，利用高速摄像机(35)拍摄整个相遇碰撞过程，然后通过计算机(34)软件后期处理编辑，采集挑选出碰撞结合过程的图像，形成颗粒-液滴碰撞凝并过程。
所属类别：	发明专利