CN106442853B - 一种液滴燃烧实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液滴燃烧实验装置，其包括高温实验腔体结构、与所述高温实验腔体结构相对设置的液滴传送机构及液滴制作机构。所述高温实验腔体结构包括本体及多个氮化硅加热片，多个所述氮化硅加热片绕所述本体的中心轴均匀排布。所述液滴制作机构包括注射泵底座、设置在所述注射泵底座一端的注射泵步进电机、连接于所述注射泵步进电机的注射泵丝杠、连接于所述注射泵丝杠的注射泵推板、设置在所述注射泵底座与所述注射泵步进电机所在端相背一端的注射泵前挡板、设置在所述注射泵前挡板上的导向管及部分套设在所述导向管内的微升注射器，通过控制所述注射泵步进电机的脉冲数可以控制所述微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸。

Description

一种液滴燃烧实验装置

技术领域

本发明属于内燃机设备相关领域，更具体地，涉及一种液滴燃烧实验装置。

背景技术

喷雾燃烧过程是柴油机的最基本也是最重要的过程，但喷雾燃烧是一个高湍流、高瞬变过程，对这个过程的研究十分困难。为了实现高效和清洁燃烧，需要改变EGR率，调整增压压力和喷油时刻。因此，研究不同氧浓度、不同环境压力和不同环境温度下的燃烧非常重要。

单液滴燃烧过程和喷雾燃烧过程一样，包含有蒸发、自燃和燃烧等现象，且单液滴燃烧形式简单，便于深入研究。现有的单液滴实验台，绝大多数都是常压实验台，少数的高温高压液滴实验台的环境压力也都低于20bar，环境温度低于800℃。此外，现有的液滴实验台大都采用手推微升注射器来制作液滴，并将液滴挂在石英丝或者热电偶上，液滴的尺寸在这个过程中不能完全相同，影响了实验的单一性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液滴燃烧实验装置，其基于单液滴燃烧实验装置的工作特点，针对液滴燃烧实验装置的结构及部件连接关系进行了设计。所述液滴燃烧实验装置采用双层结构设计，内部可达到50bar的环境压力，且设置了鼓风机，所述鼓风机用于实验结束后的通风以保证内部气体组分的均匀性；采用氮化硅加热片，其表面最高加热温度可达1200℃以上；此外，通过控制注射泵步进电机的脉冲数可以控制微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸，提高了准确性，避免了人为干预带来的不确定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种液滴燃烧实验装置，其包括高压腔体结构、设置在所述高压腔体结构内的高温实验腔体结构、连接于所述高压腔体结构的液滴传送机构及与所述高温实验腔体结构相对设置的液滴制作机构，其特征在于：

所述高温实验腔体结构包括本体及多个设置在所述本体的顶部的氮化硅加热片，所述本体呈圆柱状，多个所述氮化硅加热片绕所述本体的中心轴均匀排布；

所述液滴制作机构包括连接于所述高压腔体结构的注射泵底座、设置在所述注射泵底座一端的注射泵步进电机、连接于所述注射泵步进电机的注射泵丝杠、连接于所述注射泵丝杠的注射泵推板、设置在所述注射泵底座与所述注射泵步进电机所在端相背一端的注射泵前挡板、设置在所述注射泵前挡板上的导向管及部分套设在所述导向管内的微升注射器，所述注射泵步进电机用于驱动所述微升注射器，通过控制所述注射泵步进电机的脉冲数可以控制所述微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸。

进一步的，所述微升注射器远离所述导向管的一端形成有凸出部，所述凸出部与所述导向管相抵持或者相脱离，以使所述微升注射器注射液体以形成液滴或者复位而进入下一个工作循环。

进一步的，所述微升注射器穿过所述导向管后与所述液滴传送机构相对设置；所述微升注射器针头内设置有铜丝，所述铜丝用于将液体自所述微升注射器针头上转移到所述液滴传送机构的裸丝热电偶上。

进一步的，所述本体的下方还设置了一个导风通道及连接于所述导风通道的鼓风机；所述导风通道及所述鼓风机组成导风机构，所述导风机构用于在每次实验结束后对所述高温实验腔体结构的实验段进行通风，以确保所述实验段的氧浓度保持一致。

进一步的，所述液滴燃烧实验装置还包括气体输送机构，所述气体输送机构包括空压机、通过管道连接于所述空压机的真空泵、与所述高压腔体结构的收容腔相连通的氮气气瓶及空气气瓶、以及手动阀，两个所述手动阀设置在所述空压机及所述真空泵之间的管道上；所述空气气瓶与所述高压腔体结构之间的管路上设置有两个手动阀；所述氮气气瓶与所述空气气瓶之间的管路上设置有一个所述手动阀，所述空压机及所述真空泵之间的管路与所述空气气瓶与所述高压腔体结构之间的管路相连通。

进一步的，所述液滴燃烧实验装置还包括控制柜，所述控制柜分别电性连接于所述注射泵步进电机及所述液滴传送机构。

进一步的，所述高温实验腔体结构还包括云母片隔热挡板及连接所述云母片隔热挡板及所述控制柜的第二步进电机，所述第二步进电机用于驱动所述云母片挡板转动以使所述云母片挡板隔离所述高温实验腔体结构及液滴、或者使所述高温实验腔体结构和所述液滴直接相对。

进一步的，所述液滴传送机构包括连接于所述控制柜的第一步进电机、连接于所述第一步进电机的带式线性模组、连接于所述带式线性模组的悬臂、设置在所述悬臂上的热电偶安装座、连接于所述热电偶安装座的裸丝热电偶及套设在所述裸丝热电偶上的细刚玉管。

进一步的，所述高压腔体结构内还设置有支持架，所述注射泵底座固定连接于所述支持架上；所述支持架上还设置有高清电子显微镜，所述高清电子显微镜用于观察液滴的位置。

进一步的，所述微升注射器的数量为两个，两个所述微升注射器相对间隔设置；所述液滴燃烧实验装置为双液滴燃烧实验装置。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的液滴燃烧实验装置，其采用双层结构设计，内部可达到50bar的环境压力，且设置了鼓风机，所述鼓风机用于实验结束后的通风以保证内部气体组分的均匀性；采用氮化硅加热片，其表面最高加热温度可达1200℃以上；此外，通过控制注射泵步进电机的脉冲数可以控制微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸，提高了准确性，避免了人为干预带来的不确定性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式提供的液滴燃烧实验装置的结构示意图。

图2是图1中的液滴燃烧实验装置的液滴制作机构、液滴传送机构及高温实验腔体结构的示意图。

图3是图1中的液滴燃烧实验装置的控制柜的内部电路示意图。

图4是图2中的液滴制作机构的示意图。

图5是本发明第二实施方式提供的液滴燃烧实验装置的局部示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-高压腔体结构，2-热电偶接线法兰，3-热电偶线，4-可控硅数显温控仪，5-大电流电线，6-大电流接线法兰，7-高功率LED灯，8-控制柜，9-步进电机控制线，10-电脑，11-第一数据连接线，12-第二数据连接线，13-高速数据采集卡，14-高速相机触发数据线，15-静压传感器数据线，16-控制器数据线，17-电磁阀驱动控制单元，18-真空泵，19-空压机，20-手动阀，21-电磁阀，22-气瓶减压阀，23-气体通道，24-小电流接线法兰，25-氮气气瓶，26-空气气瓶，27-静压传感器，28-高速摄像机，29-镜头，30-气体通道连接法兰，31-石英玻璃法兰，32-高温实验腔体结构，33-第一步进电机，34-带式线性模组，35-氮化硅加热片，36-云母片隔热板，37-第二步进电机，38-悬臂，39-热电偶安装座，40-细刚玉管，41-裸丝热电偶，42-注射泵步进电机，43-注射泵丝杠，44-注射泵推板，45-微升注射器，46-支持架，47-高清电子显微镜，48-鼓风机，49-导风通道，50-第一热电偶，51-第一电磁继电器，52-第一控制件，53-第二电磁继电器，54-第二控制件，55-第三电磁继电器，56-输出开关，57-控制器，58-总开关，59-直流电源，60-第一分开关，61-第四电磁继电器，62-注射泵底座，63-导向管，64-微升注射器针头，65-铜丝，66-注射泵前挡板，67-凸出部，68-钛合金支架，69-第一石英丝，70-第二石英丝，71-液滴，72-第三石英丝，74-第二热电偶，75-第一热电偶结点，76-第二热电偶结点，77-第三热电偶，78-第四热电偶，79-第三热电偶结点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图4，本发明第一实施方式提供的液滴燃烧实验装置，其可适用于内燃机、煤燃烧锅炉装置、燃气轮机等设备中。所述液滴燃烧实验装置包括高压腔体结构1、设置于所述高压腔体结构1内的高温实验腔体结构32、连接于所述高压腔体结构1的液滴传送机构、与所述高温实验腔体结构32相对设置的液滴制作机构、位于所述高压腔体结构1外且连接于所述高压腔体结构1的气体输送机构、电性连接于所述气体输送机构的电脑10、设置于所述高压腔体结构1外的高功率LED灯7及电性连接于所述液滴制作机构的控制柜8。

所述高压腔体结构1基本呈圆柱状，其开设有收容腔，所述收容腔用于收容所述高温实验腔体结构32、液滴传送机构及液滴制作机构。本实施方式中，所述高压腔体结构1的直径和高均为0.5米左右，其外侧结构采用20毫米厚的Q345R制成，且其表面进行了镀洛处理，以使所述高压腔体结构1的外侧结构既保证了强度也避免了生锈的问题；所述高压腔体结构1可承受的工作压力提高到了50bar。

所述高压腔体结构1的四周安装了六个法兰安装座，六个所述法兰安装座中的两个分别安装在所述高压腔体结构1的前后两侧；其余四个所述法兰安装座两两分别安装于所述高压腔体结构1的左右两侧，位于同一侧的两个所述法兰安装座上下间隔设置。

设置在所述高压腔体结构1的前后两侧的两个所述法兰安装座分别用于安装两个石英玻璃法兰31。所述高压腔体结构1的左侧的两个所述法兰安装座分别用于安装小电流接线法兰24及气体通道接线法兰30，所述小电流接线法兰24通过步进电机控制线9连接于所述控制柜8。所述气体通道接线法兰30连接于所述气体输送机构。所述高压腔体结构1的右侧的两个所述法兰安装座分别安装热电偶接线法兰2及大电流接线法兰6，所述热电偶接线法兰2及所述大电流接线法兰6分别通过热电偶线3及大电流电线5连接于所述高温实验腔体结构32。

所述高温实验腔体结构32部分的设置在所述高压腔体结构1内，其包括基本呈圆柱状的本体、六个间隔设置在所述本体顶部的氮化硅加热片35、收容在所述本体内的第一热电偶50、连接所述氮化硅加热片35及所述第一热电偶50的可控硅数显温控仪4、云母片隔热挡板36及第二步进电机37，所述本体的底部开设有收容腔，所述收容腔用于收容所述第一热电偶50。本实施方式中，所述本体的外部贴附有一层20毫米厚的莫来石来作为保温材料，以减小所述高温实验腔体结构32的散热。所述本体连接于所述底部的侧部来设有与所述收容腔相连通的通槽。可以理解，在其他实施方式中，所述氮化硅加热片35的数量可以根据需要增加或者减少，如可以为5个、8个、10个等。

本实施方式中，所述氮化硅加热片35绕所述本体的中心轴均匀排布；所述氮化硅加热片35的表面最高加热温度可以达到1200℃以上；所述氮化硅加热片35通过所述大电流电线5连接于所述可控硅数显温控仪4；所述氮化硅加热片35在距离其根部20毫米内的部分不加热，以保护加热线及所述本体。

所述第一热电偶50通过所述热电偶线3连接于所述可控硅数显温控仪4。所述可控硅数显温控仪4根据所述高温实验腔体结构32的散热量来调整加热量，以控制所述高温实验腔体结构32内的环境温度维持在预定的温度，以利于液滴实验的进行。

所述云母片隔热挡板36位于所述氮化硅加热片35的上方，其连接于所述第二步进电机37。所述第二步进电机37电性连接于所述控制柜8。本实施方式中，所述云母片隔热挡板36及所述第二步进电机37组成挡板隔热装置，所述挡板隔热装置用于隔热，以防止所述高温实验腔体结构的实验段的高温空气对液滴进行加热而影响实验的一致性。

所述本体的下方还设置了一个导风通道49及连接于所述导风通道49的鼓风机48，所述鼓风机48电性连接于所述控制柜8。本实施方式中，所述导风通道49及所述鼓风机48组成导风机构，所述导风机构用于在每次实验结束后对所述实验段进行通风，以确保所述实验段的氧浓度保持一致。

所述液滴制作机构连接于所述控制柜8，其包括注射泵底座62、设置在所述注射泵底座62一端的注射泵步进电机42、连接于所述注射泵步进电机42的注射泵丝杠43、连接于所述注射泵丝杠43的注射泵推板44、设置在所述注射泵底座62与所述注射泵步进电机42所在端相背一端的注射泵前挡板66、设置在所述注射泵前挡板66上的导向管63及部分套设在所述导向管63内的微升注射器45。本实施方式中，所述高压腔体结构1内还设置有支持架46，所述注射泵底座62固定连接于所述支持架46上；所述支持架46上还设置有高清电子显微镜47，所述高清电子显微镜47用于观察液滴的位置。所述注射泵步进电机42用于驱动所述微升注射器45，通过控制所述注射泵步进电机42的脉冲数可以控制所述微升注射器45注射液体的体积，即液滴的尺寸。

所述微升注射器45远离所述导向管62的一端形成有凸出部67，所述凸出部67与所述导向管62相抵持或者相脱离，以使所述微升注射器45注射液体以形成液滴或者复位而进入下一个工作循环。所述微升注射器45邻近所述注射泵前挡板66的一端设置有微升注射器针头64，所述微升注射器针头64穿过所述导向管63后与所述液滴传送机构相对设置。

本实施方式中，所述微升注射器针头64内设置有铜丝65，所述铜丝65用于将液体自所述微升注射器针头64上转移到所述液滴传送机构的裸丝热电偶41上，此外，所述铜丝65较软，便于形状设计；所述导向管63与所述微升注射器45间隙配合，以保证所述微升注射器45的运动方向一致，且可避免所述导向管63与所述微升注射器45之间的相互作用；所述注射泵丝杠43的中心轴、所述微升注射器45的中心轴、所述导向管63的中心轴及所述铜丝65的中心轴大致重合；所述导向管63为刚玉管。

所述液滴传送机构包括连接于所述控制柜8的第一步进电机33、连接于所述第一步进电机33的带式线性模组34、连接于所述带式线性模组34的悬臂38、设置在所述悬臂38上的热电偶安装座39、连接于所述热电偶安装座39的裸丝热电偶41及套设在所述裸丝热电偶41上的细刚玉管40，所述液滴制作机构制作的液滴被传送到所述裸丝热电偶41上。

所述气体输送机构连接于所述气体管道连接法兰30，其包括通过第一数据线11连接于所述电脑10的高速数据采集卡13、通过控制器数据线16连接于所述高速数据采集卡13的电磁阀驱动控制单元17、空压机19、通过管道连接于所述空压机19的真空泵18、五个手动阀20、氮气气瓶25、空气气瓶26、连接于邻近所述高压腔体结构1及所述气体通道连接法兰30之间的所述气体通道23的静压传感器27及两个分别连接于所述氮气气瓶25出口处及所述空气气瓶26出口处的气瓶减压阀22。

本实施方式中，所述高速数据采集卡13分别通过高速相机触发数据线14及静压传感器数据线15连接于高速摄像机28及静压传感器27，所述高速摄像机28上还设置有镜头29，，所述高速摄像机28用于拍摄液滴的宏观形态。

五个所述手动阀20中的两个连接于所述空压机19及所述真空泵18之间的管路上，另外三个所述手动阀20连接于所述气体通道23上。所述氮气气瓶25的出口通过对应的所述气瓶减压阀22连接于所述气体通道23远离所述高压腔体结构1的一端，所述空气气瓶26通过对应的所述气瓶减压阀22连接于所述气体通道23上的两个远离所述高压腔体结构1的手动阀20之间的管路。本实施方式中，两个所述气瓶减压阀22均连接于所述电磁阀驱动控制单元17。

所述液滴燃烧实验装置实验时的光路采用T字型光路。本实施方式中，所述高功率LED灯7的功率为40W。所述高功率LED灯7的前50毫米处设置了毛玻璃纸，以保证背景光的均匀。

所述控制柜8包括直流电源59、连接于所述直流电源59的电线上的总开关58及输出开关56、连接于所述直流电源59的控制器57、连接所述直流电源59及所述控制器57的第一控制件52、分别连接所述直流电源59的电线及所述控制器57的第三电磁继电器55及第四继电器61、连接所述控制器57及所述直流电源59的第二电磁继电器53、连接所述第二电磁继电器53及所述控制器57的第一电磁继电器51、连接所述直流电源59及所述第一步进电机33的第二控制件54及第一分开关60，所述第一分开关60连接所述直流电源59及所述第二电磁继电器53与所述控制器57之间的连线。所述鼓风机48通过所述总开关58连接于所述直流电源59。所述第一步进电机33连接于所述第二控制件54，所述注射泵步进电机42通过开关连接于所述第一控制件52，所述第二步进电机37也通过一个开关连接于所述第一控制件52。

所述液滴燃烧实验装置工作时，首先，调整所述高速摄像机28到合适的位置；打开所述电脑10和所述高速摄像机28，并打开所述电脑10的labview软件，在labview界面上设置所述高速摄像机28的触发时间、温度采集的触发时间、总的温度采集时间等参数，以确保热电偶可以稳定的工作；在所述高速摄像机28的软件界面上，设置其采集频率为1000帧/秒(fps)，最小曝光时间为100微秒，总的保存帧数为3000帧，图片的分辨率为1024×1024像素；调整所述裸丝热电偶41的位置，确保所述微升注射器针头64在前进过程中可以与所述裸丝热电偶41接触；调整所述高功率LED灯7的亮度，确保在液滴附近的亮度均匀；微调所述镜头29的焦距，确保可以清楚的拍摄到热电偶。因为所述细刚玉管40的直径已知，所以可以用其标定图像的尺寸信息；调整所述高清电子显微镜47的位置，确保它可以拍摄到所述裸丝热电偶41。

待所有的准备工作完成后，将所述高压腔体结构1的顶部密封盖子封住；如果要研究高压条件下不同氧浓度对燃烧的影响，可以先利用所述空压机19向所述高压腔体结构1内注入空气，在所述高压腔体结构1内的空气压力到达指定压力之前，关闭所述空压机19；同时，打开所述空气气瓶26，所述高压腔体结构1内的空气压力达到指定的压力后，关闭所述空气气瓶26，打开所述氮气气瓶25，这样可以控制所述高压腔体结构1的氧浓度；如果要研究不同环境温度下的纯蒸发实验，首先打开所述真空泵18，将所述高压腔体结构1的内部压力抽到0.1bar；之后，打开所述氮气气瓶25，让氮气充满整个所述高压腔体结构1，等到气体充好后，关闭对应的手动阀20，确保所述高压腔体结构1的收容腔密封良好；在所述可控硅数显温控仪4上设置需要的环境气体温度，观察所述实验段内所述裸丝热电偶41的温度变化情况，直到所述裸丝热电偶41的温度稳定下来。

在labview界面上，选择“制作液滴”选项，所述控制器57的In1端口变成低电平，根据预先设定好的程序，所述第二电磁继电器53闭合，所述注射泵步进电机42开始工作；所述微升注射器45在所述注射泵推板44的作用下前进后退；所述微升注射器45前进后退的速度和距离是由控制器57内预先设定好的程序决定的，在这个过程中，所述微升注射器45与所述导向管63之间存在间隙，所述微升注射器45可以没有阻力的运动，直到所述凸出部67与所述导向管63接触。所述微升注射器针头64与所述裸丝热电偶41相互接触，在所述微升注射器针头64回撤过程中，液滴首先从所述微升注射器针头64转移到所述铜丝65上；之后，再从所述铜丝65移动到所述裸丝热电偶41上。在液滴制作的过程中，所述高清电子显微镜47用于时刻关注液滴制作过程，如果发生所述注射器针头64直接撞弯或者撞断所述裸丝热电偶41，需要紧急断开所述输出开关56。液滴制作完成后，通过所述高清电子显微镜47来观察液滴是否挂在所述裸丝热电偶41的结点上。

随后，所述控制器57的程序进入循环等待状态；如果液滴没有挂上，可以重新选择“制作液滴”选项，这样程序会重复以上所述的制作液滴的过程。如果液滴制作完成，选择“开始实验”选项，所述控制器57的In2端口变成低电平。此时，所述控制器57的Out4端口输出信号，所述第一电磁继电器51闭合，所述第二步进电机37开始工作。所述第二步进电机37驱动所述云母片隔热板36旋转开，液滴下行通路畅通。接着，所述控制器57的Out2端口输出信号，所述第三电磁继电器55闭合，所述第一步进电机33开始工作。所述悬臂38快速下行，将所述细刚玉管40和所述裸丝热电偶41快速送入到高温环境中，所述第一步进电机33下行信号后的某个延迟时间，温度采集开始，所述高速摄像机28收到触发信号开始工作。这样液滴到达目标位置之后，所述高速摄像机28开始拍摄，开始记录温度数据。

几秒钟之后，液滴蒸发和燃烧完毕。在labview界面上，点击“结束实验”选项，所述悬臂28上行，所述裸丝热电偶41回到初始位置；所述控制器57的Out4端口输出信号，所述云母片隔热板36旋转到初始位置，挡住上升的热气流。最后，所述控制器57的Out1端口输出信号，所述鼓风机48打开，外界的环境气体进入到实验段，以确保氧浓度都保持一致，经过1min的鼓风，所述鼓风机48自动关闭。

本实施方式中，在调整所述微升注射器45和所述裸丝热电偶41接触的过程中，需要关闭所述第一分开关60，使所述第三电磁继电器55闭合；所述控制器57的In3端口和In4端口分别对应的是所述微升注射器45的前进和后退。

可以理解，在其他实施方式中，所述液滴燃烧实验装置可以包括铝型材架，所述铝型材架将高温实验腔体结构32、液滴制作机构、液滴传送机构、鼓风机等集合成一个整体，以保证液滴制作的成功率和液滴传送过程的稳定性，且便于安装。

请参阅图5，本发明第二实施方式提供的液滴燃烧实验装置与本发明第一实施方式提供的液滴燃烧实验装置基本相同，不同点在于液滴制作机构及液滴传送机构。本发明第二实施方式提供的液滴燃烧实验装置的液滴制作机构包括两个微升注射器，两个所述微升注射器相对间隔设置。

所述液滴传送机构除了包括所述第一步进电机33、连接于所述第一步进电机33的带式线性模组34、连接于所述带式线性模组34的悬臂38、设置在所述悬臂38上的热电偶安装座39及细刚玉管40外，还包括钛合金支架68、设置在所述钛合金支架68上的第一石英丝69、第二石英丝70、第三石英丝72、第二热电偶74、第三热电偶77及第四热电偶78，所述细刚玉管40远离所述悬臂38的一端连接于所述钛合金支架68，其用于保护所述第二热电偶74。

所述钛合金支架68基本呈矩形，所述第一石英丝69的两端分别连接所述钛合金支架68的长边和短边。所述第二石英丝70的两端分别连接所述钛合金支架68的两个长边，其与所述第一石英丝69形成的夹角为锐角。所述第三石英丝72的两端分别连接所述钛合金支架68的长边和短边，所述第三石英丝72的一端与所述第一石英丝69的一端连接于所述钛合金支架68的同一短边，另一端分别连接所述钛合金支架68相对的两个长边。所述第二热电偶74的一端设置在所述细刚玉管40内，另一端连接于所述钛合金支架68。本实施方式中，所述第二热电偶74与所述第一石英丝69及所述第三石英丝72所形成的夹角均为锐角。所述第三热电偶77及所述第四热电偶78均沿水平方向连接于所述钛合金支架78，且两者分别位于所述第二石英丝70的两侧。

所述第二热电偶74上形成有第一热电偶结点75，所述第三热电偶77上形成有第二热电偶结点76，所述第四热电偶78上形成有第三热电偶结点79。本实施方式中，所述钛合金支架68上设置有滑轨，所述第一石英丝69、所述第二石英丝70及所述第三石英丝72均可沿所述滑轨移动；所述第一石英丝69及所述第三石英丝72通过沿所述滑轨的移动来调整自身的位置，以确保所述第一石英丝69及所述第三石英丝72分别与两个所述微升注射器的针头接触，以便两个液滴71分别形成在所述第一石英丝69及所述第三石英丝72与所述第二石英丝70的交点上。所述第二石英丝70通过沿所述滑轨的移动可以调整两个所述液滴71之间的距离。所述第二热电偶74、所述第三热电偶77及所述第四热电偶78均用于记录两个所述液滴71周围温度的变化，为研究液滴之间的相互作用提供实验数据支持。

采用本发明的单液滴燃烧实验装置，其采用双层结构设计，内部可达到50bar的环境压力，且设置了鼓风机，所述鼓风机用于实验结束后的通风以保证内部气体组分的均匀性；采用氮化硅加热片，其表面最高加热温度可达1200℃以上；此外，通过控制注射泵步进电机的脉冲数可以控制微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸，提高了准确性，避免了人为干预带来的不确定性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液滴燃烧实验装置，其包括高压腔体结构、设置在所述高压腔体结构内的高温实验腔体结构、连接于所述高压腔体结构的液滴传送机构及与所述高温实验腔体结构相对设置的液滴制作机构，其特征在于：

所述高温实验腔体结构包括本体及多个设置在所述本体的顶部的氮化硅加热片，所述本体呈圆柱状，多个所述氮化硅加热片绕所述本体的中心轴均匀排布；

所述液滴制作机构包括连接于所述高压腔体结构的注射泵底座、设置在所述注射泵底座一端的注射泵步进电机、连接于所述注射泵步进电机的注射泵丝杠、连接于所述注射泵丝杠的注射泵推板、设置在所述注射泵底座与所述注射泵步进电机所在端相背一端的注射泵前挡板、设置在所述注射泵前挡板上的导向管及部分套设在所述导向管内的微升注射器，所述注射泵步进电机用于驱动所述微升注射器，通过控制所述注射泵步进电机的脉冲数可以控制所述微升注射器注射液体的体积，即液滴的尺寸。

2.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述微升注射器远离所述导向管的一端形成有凸出部，所述凸出部与所述导向管相抵持或者相脱离，以使所述微升注射器注射液体以形成液滴或者复位而进入下一个工作循环。

3.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述微升注射器穿过所述导向管后与所述液滴传送机构相对设置；所述微升注射器针头内设置有铜丝，所述铜丝用于将液体自所述微升注射器针头上转移到所述液滴传送机构的裸丝热电偶上。

4.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述本体的下方还设置了一个导风通道及连接于所述导风通道的鼓风机；所述导风通道及所述鼓风机组成导风机构，所述导风机构用于在每次实验结束后对所述高温实验腔体结构的实验段进行通风，以确保所述实验段的氧浓度保持一致。

5.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述液滴燃烧实验装置还包括气体输送机构，所述气体输送机构包括空压机、通过管道连接于所述空压机的真空泵、与所述高压腔体结构的收容腔相连通的氮气气瓶及空气气瓶、以及手动阀，两个所述手动阀设置在所述空压机及所述真空泵之间的管道上；所述空气气瓶与所述高压腔体结构之间的管路上设置有两个手动阀；所述氮气气瓶与所述空气气瓶之间的管路上设置有一个所述手动阀，所述空压机及所述真空泵之间的管路与所述空气气瓶与所述高压腔体结构之间的管路相连通。

6.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述液滴燃烧实验装置还包括控制柜，所述控制柜分别电性连接于所述注射泵步进电机及所述液滴传送机构。

7.如权利要求6所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述高温实验腔体结构还包括云母片隔热挡板及连接所述云母片隔热挡板及所述控制柜的第二步进电机，所述第二步进电机用于驱动所述云母片挡板转动以使所述云母片挡板隔离所述高温实验腔体结构及液滴、或者使所述高温实验腔体结构和所述液滴直接相对。

8.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述液滴传送机构包括连接于控制柜的第一步进电机、连接于所述第一步进电机的带式线性模组、连接于所述带式线性模组的悬臂、设置在所述悬臂上的热电偶安装座、连接于所述热电偶安装座的裸丝热电偶及套设在所述裸丝热电偶上的细刚玉管，其中所述控制柜电性连接于所述注射泵步进电机及所述液滴传送机构。

9.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述高压腔体结构内还设置有支持架，所述注射泵底座固定连接于所述支持架上；所述支持架上还设置有高清电子显微镜，所述高清电子显微镜用于观察液滴的位置。

10.如权利要求1所述的液滴燃烧实验装置，其特征在于：所述微升注射器的数量为两个，两个所述微升注射器相对间隔设置；所述液滴燃烧实验装置为双液滴燃烧实验装置。