CN113236448A - 一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法，具体内容涉及溶氢柴油的制备、氢气在燃料中溶解度的计算以及喷雾测试方法，主要包括高压容器、高压氢气瓶、氢气泵、柴油油箱、流量计、真空泵、废气处理容器、喷雾测试系统和电子控制单元。在高压下氢气与柴油在高压容器内溶解，高压容器底部安装有氢气多孔喷嘴加速氢气扩散，并设置搅拌装置，加快氢气在柴油中的溶解速度，并且实现均匀地溶解。本发明能够快速制备相应压力和温度下的溶氢柴油，计算出溶解度，并对其进行雾化特性测试，为分析不同溶氢量对柴油雾化的影响提供可用数据。

Description

一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法
技术领域
本发明提供一种用于制备溶有氢气的柴油和进行喷雾测试实验的系统以及实施方法，具体内容涉及溶氢柴油的制备与测试方法。
背景技术
由于石油资源短缺、环境污染和新能源汽车的逐渐兴起，使节能减排、提高车辆动力系统效率成为了内燃机行业发展的必然趋势。而提高发动机效率、减少碳排放的有效手段之一为通过优化燃料在缸内的雾化混合过程，从而改善缸内的着火与燃烧过程。
利用燃料在喷雾过程中的闪急沸腾效应是一种十分有效的改善柴油机缸内雾化过程的方法。高压下气体溶解于柴油中，当溶气柴油喷射进气缸后，由于缸内压力小于溶解气体的饱和蒸气压，气体会发生闪急沸腾现象，从柴油中急剧气化析出，形成气泡，气泡破碎产生的微爆作用促进了燃油液滴的破碎，从而促进了雾化过程。相比普通柴油，溶气柴油只需要较低的喷射压力即可表现出极其优异的雾化效果，摆脱传统柴油机需要超高压喷射的限制。
氢气作为一种零碳燃料，掺入柴油中使用能够有效地减少发动机碳排放，同时其燃烧极限宽、火焰传播速度快以及燃烧温度高等优势能够有效地改善柴油的蒸发、混合和燃烧过程，因此适合将氢气溶解于柴油作为燃料在内燃机中使用，溶氢柴油不仅能够改善混合气的化学特性，并且能够依靠闪急沸腾效应达到极好的雾化效果。
溶氢量是影响溶氢柴油闪急沸腾效应的重要参数之一，但并不是任意溶氢量都能够起到促进雾化的效果，溶氢量的多少与溶解过程中的压力和温度相关，测量溶氢量能够比较不同溶氢量对雾化效果的影响，从而寻找各个工作压力与温度区间下的有效溶气量，因此需要对不同压力和温度下的溶氢柴油进行快速制备，并对各个工况下的溶氢柴油进行溶氢量测量和雾化特性测试。
发明内容
针对在不同压力和温度下溶氢柴油的溶氢量有所差异，并表现出不同的雾化特性，需要进行溶氢量测量和雾化特性测试。目前没有实验室快速制备溶氢柴油并进行测试的系统与方法，本发明提供了一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法。
本发明通过在高压容器29外配置一套高压氢气瓶Ⅰ35、高压氢气瓶Ⅱ39、氢气泵Ⅰ34、氢气泵Ⅱ38、柴油油箱27、真空泵31、喷雾测试系统36及相关配套管路与电磁阀的方式，实现快速制备溶氢柴油以及对溶氢量和雾化特性进行测试。在高压下氢气与柴油在高压容器29内完成溶解过程，高压容器29底部设置有搅拌装置32，加快氢气在柴油中的溶解速度，并且实现均匀地溶解，高压氢气瓶Ⅰ35作为溶解氢气的供应源，能够稳定提供指定压力的氢气，同时在高压容器溶解氢气入口设有用于测量氢气质量的流量计，通过测量出的质量流量能够得出进入高压容器29内全部氢气的质量，为计算相应压力和温度下氢气在柴油中的溶解度提供基础参数，氢气泵38为制备完毕的溶氢柴油进行喷雾测试提供稳定的喷射压力。
本发明采用了如下技术方案：
一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统，主要包括高压容器29、高压氢气瓶Ⅰ35、高压氢气瓶Ⅱ39、氢气泵Ⅰ34、氢气泵Ⅱ38、柴油油箱27、流量计Ⅰ28、流量计Ⅱ33、真空泵31、废气处理容器30、喷雾测试系统36和电子控制单元40。
所示高压容器29安装有高压容器柴油入口单向阀5、废气出口单向阀6、高压容器抽真空出口单向阀9、压力温度传感器10、氢气多孔喷嘴11、溶氢柴油出口单向阀20、高压氢气入口单向阀21、搅拌装置32和加热保温装置29，连接高压容器柴油入口单向阀5的高压管路中串联安装有流量计Ⅰ28，连接废气出口单向阀6的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀7，连接高压容器抽真空出口单向阀9的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀8，连接氢气多孔喷嘴11的高压管路中串联安装有流量计Ⅱ33，连接高压氢气入口单向阀21的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀22，连接溶氢柴油出口单向阀20的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀20；
所述高压氢气瓶Ⅰ35安装有高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀18，连接高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀18的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17；
所述高压氢气瓶Ⅱ39安装有高压氢气瓶入口单向阀26，连接高压氢气瓶Ⅱ入口单向阀26的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25；
所述氢气泵Ⅰ34安装有氢气泵Ⅰ入口单向阀16和氢气泵Ⅰ出口单向阀15，连接氢气泵Ⅰ入口单向阀16的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀17，连接氢气泵Ⅰ出口单向阀15的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅰ出口电磁阀14；
所述氢气泵Ⅱ38安装有氢气泵Ⅱ入口单向阀24和氢气泵Ⅱ出口单向阀23，连接氢气泵Ⅱ入口单向阀24的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀25，连接氢气泵Ⅱ出口单向阀23的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀22；
所述柴油油箱27安装有柴油油箱出口单向阀1，连接柴油油箱出口单向阀1的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀2；
所述流量计Ⅰ28安装有流量计Ⅰ入口单向阀3和流量计Ⅰ出口单向阀4，连接流量计Ⅰ入口单向阀3的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀2，连接流量计Ⅰ出口单向阀4的高压管路中串联安装有高压容器柴油入口单向阀5；
所述流量计Ⅱ33安装有流量计Ⅱ入口单向阀13和流量计Ⅱ出口单向阀12，连接流量计Ⅱ入口单向阀13的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ入口电磁阀14，连接流量计Ⅱ出口单向阀12的高压管路中串联安装有氢气多孔喷嘴11；
所述真空泵31连接的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀8；
所述废气处理容器30连接的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀7；
所述喷雾测试系统36所连接的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀19；
所述电子控制单元40与柴油油箱出口电磁阀2相连接并通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a控制柴油油箱出口电磁阀2的打开和关闭；
所述电子控制单元40与流量计Ⅰ28相连接并根据柴油流量与密度信号b获取从柴油油箱27中供给出的柴油质量流量与密度信息；
所述电子控制单元40与废气出口电磁阀7相连接并通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号c控制废气出口电磁阀7的打开和关闭；
所述电子控制单元40与真空泵31相连接并通过发出真空泵控制信号d控制真空泵31的运行状态；
所述电子控制单元40与压力温度传感器10相连接并根据高压容器压力温度信号e获得高压容器29内的溶氢柴油的压力与温度信息；
所述电子控制单元40与高压容器抽真空出口电磁阀8相连接并通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f控制高压容器抽真空出口电磁阀8的打开和关闭；
所述电子控制单元40与搅拌装置32相连接并通过发出搅拌装置控制信号g控制搅拌装置32的运行状态；
所述电子控制单元40与氢气多孔喷嘴11相连接并通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h控制氢气多孔喷嘴11的打开和关闭；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅰ出口电磁阀14相连接并通过发出氢气泵出口电磁阀控制信号i控制氢气泵Ⅰ出口电磁阀14的打开和关闭；
所述电子控制单元40与流量计Ⅱ33相连接并根据溶解氢气流量与密度信号j获取从柴油油箱27中供给出的氢气质量流量与密度信息；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅰ34相连接并通过发出氢气泵Ⅰ控制信号k控制氢气泵Ⅰ34的运行状态；
所述电子控制单元40与高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17相连接并根据高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l控制高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17的打开和关闭；
所述电子控制单元40与喷雾测试系统36相连接并通过发出喷雾测试系统控制信号m控制喷雾测试系统36的运行状态；
所述电子控制单元40与溶氢柴油出口电磁阀19相连接并根据溶氢柴油出口电磁阀控制信号n控制溶氢柴油出口电磁阀19的打开和关闭；
所述电子控制单元40与高压容器加热保温装置37相连接并根据高压容器加热保温装置控制信号o控制高压容器加热保温装置37的运行状态；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅱ出口电磁阀22相连接并根据氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号p控制氢气泵Ⅱ出口电磁阀22的打开和关闭；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅱ38相连接并通过发出氢气泵Ⅱ控制信号q控制氢气泵Ⅱ38的运行状态；
所述电子控制单元40与高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25相连接并根据高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号r控制高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25的打开和关闭；
所述高压容器29的安全压力大于30MPa；
所述高压氢气瓶Ⅰ35与高压氢气瓶Ⅱ39的安全压力大于30MPa；
所述废气处理容器30的安全压力大于30MPa；
所述高压容器保温加热装置的工作温度范围为273-393K；
所述高压容器29在使用时可以储存包括溶氢柴油在内的溶气液体燃料；
所述喷雾测试系统36所允许的喷射压力范围为4-30MPa，纹影光学系统进行图像拍摄；
所述流量计Ⅰ28与流量计Ⅱ33采用科里奥利流量计测量原理。
本发明中一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统控制方法如下：
(1)液体燃料加注过程
将高压容器抽真空出口单向阀9打开，电子控制单元40通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f打开高压容器抽真空出口电磁阀8，并发出真空泵控制信号d控制真空泵31转换为开启状态，实施高压容器内抽真空操作，保证测量结果的精确性，此时高压容器内压力下降，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器内压力温度变化情况，待高压容器压力温度信号e显示高压容器内压力降为零且保持不变时，即判定高压容器内为真空状态，电子控制单元40通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f关闭高压容器抽真空出口电磁阀8，并发出真空泵控制信号d控制真空泵31转换为关闭状态。此时将柴油油箱出口单向阀1与高压容器柴油入口单向阀5打开，电子控制单元40通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a打开柴油油箱出口电磁阀2，通过高压油箱27与高压容器29之间的压力差使高压油箱27内的柴油燃料通过流量计Ⅰ28进入高压容器29中，电子控制单元40通过接收流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b实时监测从高压油箱27排出进入到高压容器29的柴油质量流量及密度，电子控制单元40通过流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b检测计算得到进入高压容器29的柴油总体积Vd，当从高压油箱27排出进入到高压容器29的柴油总流量到达高压容器29总容积Vh的2/3时，电子控制单元40通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a关闭柴油油箱出口电磁阀2，停止液体燃料加注过程，通过接收流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b记录进入高压容器29内的柴油质量流量md及密度ρd，完成液体燃料加注过程。电子控制单元40通过公式(1)计算进入高压容器29内的柴油总体积Vd，公式(1)：
Figure BDA0003036397240000061
(2)溶氢柴油制备过程
将高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀18打开，电子控制单元40通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l打开高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17，高压氢气瓶Ⅰ35内的氢气通过氢气泵Ⅰ入口单向阀16进入氢气泵Ⅰ34，电子控制单元40通过氢气泵Ⅰ控制信号k调整氢气泵Ⅰ34的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅰ34的氢气保持在指定工作压力Pr，Pr为根据实验需求所设定的溶解氢气的工作压力，Pr的范围为4-30MPa，电子控制单元40通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号i打开氢气泵Ⅰ出口电磁阀14，指定工作压力Pr的氢气通过流量计Ⅱ33，电子控制单元40通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h使氢气多孔喷嘴11转换为开启状态，指定工作压力Pr的氢气通过氢气多孔喷嘴11向高压容器29内的柴油中喷射，电子控制单元40通过接收流量计Ⅱ33发出的溶解氢气流量与密度信号j实时监测氢气泵Ⅰ34泵出的氢气质量流量及密度，电子控制单元40发出搅拌装置控制信号g使搅拌装置32转换为开启状态，促进氢气在柴油中均匀溶解，电子控制单元40通过发出高压容器加热保温装置控制信号o控制高压容器加热保温装置38根据温度需求进行加热保温，通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内压力温度变化情况，当高压容器29内压力为Pr且保持不变时，此时在溶解压力为Pr的条件下氢气在柴油中溶解完全，电子控制单元40通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h使氢气多孔喷嘴11转换为关闭状态，通过发出搅拌装置控制信号g使搅拌装置32转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ控制信号k使氢气泵Ⅰ34转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号i关闭氢气泵Ⅰ出口电磁阀14，通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l关闭高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17，通过接收流量计Ⅱ33发出的溶解氢气流量与密度信号j记录通过流量计Ⅱ33进入高压容器29内的氢气总质量mg，通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e记录溶解完全时高压容器29内的压力Pr与温度Tr，通过公式(2)计算在溶解压力Pr与溶解温度Tr的条件下氢气在柴油中的溶解度M(mol/kg)，公式(2)：
Figure BDA0003036397240000062
Figure BDA0003036397240000063
为氢气的相对分子质量，R为通用气体常数，mg与md分别为进入高压容器29内的氢气总质量与柴油总质量，公式(2)中Vg为高压容器29内氢气的体积，Vg通过公式(3)算出，公式(3)：
Vg＝Vh-Vd#(3)
Vh与Vd分别为高压容器29总容积与高压容器29内柴油的体积，上述计算所用参数与公式均内置于存储单元中，电子控制单元40将计算所得到的氢气在柴油中的溶解度M记录在存储单元中，为后续喷雾测试系统提供基础参数。
(3)溶氢柴油喷雾测试过程
将高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀26打开，电子控制单元40通过发出高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号r打开高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25，高压氢气瓶Ⅱ39内的氢气通过氢气泵Ⅱ入口单向阀24进入氢气泵Ⅱ38，电子控制单元40通过氢气泵Ⅱ控制信号q调整氢气泵Ⅱ38的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅱ38的氢气保持在压力Pi，Pi为根据实验需求所设定的溶氢柴油的喷射压力，Pi的范围为4-35MPa，此时高压容器29内的压力为Pi，为确保制备好的溶氢柴油能够以Pi的压力从溶氢柴油出口单向阀20喷出，需要使Pi≥Pr，电子控制单元40通过发出氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号p打开氢气泵Ⅱ出口电磁阀22，指定喷射压力Pi的氢气通过高压氢气入口单向阀21进入高压容器29内，将制备好的溶氢柴油以指定喷射压力Pi从溶氢柴油出口单向阀20处喷出，电子控制单元40通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号n打开溶氢柴油出口电磁阀19，通过发出喷雾测试系统控制信号m控制喷雾测试系统36的运行状态，调整不同的喷雾基础参数对制备好的溶氢柴油进行喷雾测试实验，并将实验数据记录于存储单元中。
(4)废气处理过程
溶氢柴油测试完成后，电子控制单元40通过发出喷雾测试系统控制信号m使喷雾测试系统36转换为关闭状态，通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号n关闭溶氢柴油出口电磁阀19，通过发出高压容器加热保温装置控制信号o将高压容器加热保温装置37的目标温度调整为273K，对高压容器29内的气体进行冷却，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内的温度变化情况，当高压容器29内温度降至273K时，高压容器29内气体冷却完毕，电子控制单元40通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号c打开高压容器废气出口电磁阀7，高压容器29内冷却后的高压气体通过废气出口单向阀6进入废气处理容器30中，废气处理容器30对高压气体进行泄压，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内的压力温度变化情况，当高压容器29内压力降至大气压力时，电子控制单元通过发出废气出口电磁阀控制信号c关闭废气出口电磁阀7，完成废气处理过程。
本发明的有益效果在于：溶氢柴油能够依靠闪急沸腾效应使燃料达到极好的雾化效果，同时能够改善混合气的化学特性，改善燃烧过程，溶氢量是影响溶氢柴油闪急沸腾效应的重要参数之一，不同溶氢量对雾化效果的影响均有所不同，因此需要对不同压力和温度下的溶氢柴油进行快速制备，并对各个工况下的溶氢柴油进行溶氢量测量和雾化特性测试。目前没有实验室快速制备溶氢柴油并进行测试的系统与方法，本发明提供了一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法，在高压下氢气与柴油在高压容器内溶解，高压容器底部设置有搅拌装置，加快氢气在柴油中的溶解速度，并且实现均匀地溶解，完成溶氢柴油制备过程，本发明的测试设备还能够提供另外一种溶氢柴油制备方法，即从高压容器上方充入高压氢气并静置，利用容器底部搅拌装置的搅拌作用实现氢气与柴油的混合，使氢气加速溶解并且溶解均匀，同时在高压容器溶解氢气入口与柴油入口设有测量氢气与柴油质量的流量计，通过测量出的质量流量能够得出进入高压容器内全部氢气与柴油的质量，并计算出在相应压力与温度下氢气在柴油中的溶解度，记录氢气在柴油中溶解度变化的时间历程，制备完毕的溶氢柴油能够直接在喷雾测试系统进行雾化特性测试。
附图说明
图1本发明的结果与工作原理图
图中：1柴油油箱出口单向阀；2柴油油箱出口电磁阀；3流量计Ⅰ入口单向阀；4流量计Ⅰ出口单向阀；5高压容器柴油入口单向阀；6废气出口单向阀；7废气出口电磁阀；8高压容器抽真空出口电磁阀；9高压容器抽真空出口单向阀；10压力温度传感器；11氢气多孔喷嘴；12流量计Ⅱ出口单向阀；13流量计Ⅱ入口单向阀；14氢气泵Ⅰ出口电磁阀；15氢气泵Ⅰ出口单向阀；16氢气泵Ⅰ入口单向阀；17高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀；18高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀；19溶氢柴油出口电磁阀；20溶氢柴油出口单向阀；21高压氢气入口单向阀；22氢气泵Ⅱ出口电磁阀；23氢气泵Ⅱ出口单向阀；24氢气泵Ⅱ入口单向阀；25高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀；26高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀；27柴油油箱；28流量计Ⅰ；29高压容器；30废气处理容器；31真空泵；32搅拌装置；33流量计Ⅱ；34氢气泵Ⅰ；35高压氢气瓶Ⅰ；36喷雾测试系统；37高压容器加热保温装置；38氢气泵Ⅱ；39高压氢气瓶Ⅱ；40电子控制单元
a柴油油箱出口电磁阀控制信号；b柴油流量与密度信号；c高压容器废气出口电磁阀控制信号；d真空泵控制信号；e高压容器压力温度信号；f高压容器抽真空出口电磁阀控制信号；g搅拌装置控制信号；h氢气多孔喷嘴控制信号；i氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号；j溶解氢气流量与密度信号；k氢气泵Ⅰ控制信号；l高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号；m喷雾测试系统控制信号；n溶氢柴油出口电磁阀控制信号；o高压容器加热保温装置控制信号；p氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号；q氢气泵Ⅱ控制信号；r高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本实施例中的一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统，主要包括高压容器29、高压氢气瓶Ⅰ35、高压氢气瓶Ⅱ39、氢气泵Ⅰ34、氢气泵Ⅱ38、柴油油箱27、流量计Ⅰ28、流量计Ⅱ33、真空泵31、废气处理容器30、喷雾测试系统36和电子控制单元40。
所示高压容器29安装有高压容器柴油入口单向阀5、废气出口单向阀6、高压容器抽真空出口单向阀9、压力温度传感器10、氢气多孔喷嘴11、溶氢柴油出口单向阀20、高压氢气入口单向阀21、搅拌装置32和加热保温装置29，连接高压容器柴油入口单向阀5的高压管路中串联安装有流量计Ⅰ28，连接废气出口单向阀6的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀7，连接高压容器抽真空出口单向阀9的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀8，连接氢气多孔喷嘴11的高压管路中串联安装有流量计Ⅱ33，连接高压氢气入口单向阀21的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀22，连接溶氢柴油出口单向阀20的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀20；
所述高压氢气瓶Ⅰ35安装有高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀18，连接高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀18的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17；
所述高压氢气瓶Ⅱ39安装有高压氢气瓶入口单向阀26，连接高压氢气瓶Ⅱ入口单向阀26的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25；
所述氢气泵Ⅰ34安装有氢气泵Ⅰ入口单向阀16和氢气泵Ⅰ出口单向阀15，连接氢气泵Ⅰ入口单向阀16的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀17，连接氢气泵Ⅰ出口单向阀15的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅰ出口电磁阀14；
所述氢气泵Ⅱ38安装有氢气泵Ⅱ入口单向阀24和氢气泵Ⅱ出口单向阀23，连接氢气泵Ⅱ入口单向阀24的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀25，连接氢气泵Ⅱ出口单向阀23的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀22；
所述柴油油箱27安装有柴油油箱出口单向阀1，连接柴油油箱出口单向阀1的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀2；
所述流量计Ⅰ28安装有流量计Ⅰ入口单向阀3和流量计Ⅰ出口单向阀4，连接流量计Ⅰ入口单向阀3的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀2，连接流量计Ⅰ出口单向阀4的高压管路中串联安装有高压容器柴油入口单向阀5；
所述流量计Ⅱ33安装有流量计Ⅱ入口单向阀13和流量计Ⅱ出口单向阀12，连接流量计Ⅱ入口单向阀13的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ入口电磁阀14，连接流量计Ⅱ出口单向阀12的高压管路中串联安装有氢气多孔喷嘴11；
所述真空泵31连接的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀8；
所述废气处理容器30连接的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀7；
所述喷雾测试系统36所连接的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀19；
所述电子控制单元40与柴油油箱出口电磁阀2相连接并通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a控制柴油油箱出口电磁阀2的打开和关闭；
所述电子控制单元40与流量计Ⅰ28相连接并根据柴油流量与密度信号b获取从柴油油箱27中供给出的柴油质量流量与密度信息；
所述电子控制单元40与废气出口电磁阀7相连接并通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号c控制废气出口电磁阀7的打开和关闭；
所述电子控制单元40与真空泵31相连接并通过发出真空泵控制信号d控制真空泵31的运行状态；
所述电子控制单元40与压力温度传感器10相连接并根据高压容器压力温度信号e获得高压容器29内的溶氢柴油的压力与温度信息；
所述电子控制单元40与高压容器抽真空出口电磁阀8相连接并通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f控制高压容器抽真空出口电磁阀8的打开和关闭；
所述电子控制单元40与搅拌装置32相连接并通过发出搅拌装置控制信号g控制搅拌装置32的运行状态；
所述电子控制单元40与氢气多孔喷嘴11相连接并通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h控制氢气多孔喷嘴11的打开和关闭；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅰ出口电磁阀14相连接并通过发出氢气泵出口电磁阀控制信号i控制氢气泵Ⅰ出口电磁阀14的打开和关闭；
所述电子控制单元40与流量计Ⅱ33相连接并根据溶解氢气流量与密度信号j获取从柴油油箱27中供给出的氢气质量流量与密度信息；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅰ34相连接并通过发出氢气泵Ⅰ控制信号k控制氢气泵Ⅰ34的运行状态；
所述电子控制单元40与高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17相连接并根据高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l控制高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17的打开和关闭；
所述电子控制单元40与喷雾测试系统36相连接并通过发出喷雾测试系统控制信号m控制喷雾测试系统36的运行状态；
所述电子控制单元40与溶氢柴油出口电磁阀19相连接并根据溶氢柴油出口电磁阀控制信号n控制溶氢柴油出口电磁阀19的打开和关闭；
所述电子控制单元40与高压容器加热保温装置37相连接并根据高压容器加热保温装置控制信号o控制高压容器加热保温装置37的运行状态；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅱ出口电磁阀22相连接并根据氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号p控制氢气泵Ⅱ出口电磁阀22的打开和关闭；
所述电子控制单元40与氢气泵Ⅱ38相连接并通过发出氢气泵Ⅱ控制信号q控制氢气泵Ⅱ38的运行状态；
所述电子控制单元40与高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25相连接并根据高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号r控制高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25的打开和关闭；
所述高压容器29的安全压力大于30MPa；
所述高压氢气瓶Ⅰ35与高压氢气瓶Ⅱ39的安全压力大于30MPa；
所述废气处理容器30的安全压力大于30MPa；
所述高压容器保温加热装置的工作温度范围为273-393K；
所述高压容器29在使用时可以储存包括溶氢柴油在内的溶气液体燃料；
所述喷雾测试系统36所允许的喷射压力范围为4-30MPa，纹影光学系统进行图像拍摄；
所述流量计Ⅰ28与流量计Ⅱ33采用科里奥利流量计测量原理。
本发明中一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统控制方法如下：
(1)液体燃料加注过程
将高压容器抽真空出口单向阀9打开，电子控制单元40通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f打开高压容器抽真空出口电磁阀8，并发出真空泵控制信号d控制真空泵31转换为开启状态，实施高压容器内抽真空操作，保证测量结果的精确性，此时高压容器内压力下降，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器内压力温度变化情况，待高压容器压力温度信号e显示高压容器内压力降为零且保持不变时，即判定高压容器内为真空状态，电子控制单元40通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号f关闭高压容器抽真空出口电磁阀8，并发出真空泵控制信号d控制真空泵31转换为关闭状态。此时将柴油油箱出口单向阀1与高压容器柴油入口单向阀5打开，电子控制单元40通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a打开柴油油箱出口电磁阀2，通过高压油箱27与高压容器29之间的压力差使高压油箱27内的柴油燃料通过流量计Ⅰ28进入高压容器29中，电子控制单元40通过接收流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b实时监测从高压油箱27排出进入到高压容器29的柴油质量流量及密度，电子控制单元40通过流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b检测计算得到进入高压容器29的柴油总体积Vd，当从高压油箱27排出进入到高压容器29的柴油总流量到达高压容器29总容积Vh的2/3时，电子控制单元40通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号a关闭柴油油箱出口电磁阀2，停止液体燃料加注过程，通过接收流量计Ⅰ28发出的柴油流量与密度信号b记录进入高压容器29内的柴油质量流量md及密度ρd，完成液体燃料加注过程。电子控制单元40通过公式(1)计算进入高压容器29内的柴油总体积Vd，公式(1)：
Figure BDA0003036397240000131
(2)溶氢柴油制备过程
将高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀18打开，电子控制单元40通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l打开高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17，高压氢气瓶Ⅰ35内的氢气通过氢气泵Ⅰ入口单向阀16进入氢气泵Ⅰ34，电子控制单元40通过氢气泵Ⅰ控制信号k调整氢气泵Ⅰ34的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅰ34的氢气保持在指定工作压力Pr，电子控制单元40通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号i打开氢气泵Ⅰ出口电磁阀14，指定工作压力Pr的氢气通过流量计Ⅱ33，电子控制单元40通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h使氢气多孔喷嘴11转换为开启状态，指定工作压力Pr的氢气通过氢气多孔喷嘴11向高压容器29内的柴油中喷射，电子控制单元40通过接收流量计Ⅱ33发出的溶解氢气流量与密度信号j实时监测氢气泵Ⅰ34泵出的氢气质量流量及密度，电子控制单元40发出搅拌装置控制信号g使搅拌装置32转换为开启状态，促进氢气在柴油中均匀溶解，电子控制单元40通过发出高压容器加热保温装置控制信号o控制高压容器加热保温装置38根据温度需求进行加热保温，通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内压力温度变化情况，当高压容器29内压力为Pr且保持不变时，此时在溶解压力为Pr的条件下氢气在柴油中溶解完全，电子控制单元40通过发出氢气多孔喷嘴控制信号h使氢气多孔喷嘴11转换为关闭状态，通过发出搅拌装置控制信号g使搅拌装置32转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ控制信号k使氢气泵Ⅰ34转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号i关闭氢气泵Ⅰ出口电磁阀14，通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号l关闭高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀17，通过接收流量计Ⅱ33发出的溶解氢气流量与密度信号j记录通过流量计Ⅱ33进入高压容器29内的氢气总质量mg，通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e记录溶解完全时高压容器29内的压力Pr与温度Tr，通过公式(2)计算在溶解压力Pr与溶解温度Tr的条件下氢气在柴油中的溶解度M(mol/kg)，公式(2)：
Figure BDA0003036397240000141
Figure BDA0003036397240000142
为氢气的相对分子质量，R为通用气体常数，mg与md分别为进入高压容器29内的氢气总质量与柴油总质量，公式(2)中Vg为高压容器29内氢气的体积，Vg通过公式(3)算出，公式(3)：
Vg＝Vh-Vd#(3)
Vh与Vd分别为高压容器29总容积与高压容器29内柴油的体积，上述计算所用参数与公式均内置于存储单元中，电子控制单元40将计算所得到的氢气在柴油中的溶解度M记录在存储单元中，为后续喷雾测试系统提供基础参数。
(3)溶氢柴油喷雾测试过程
将高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀26打开，电子控制单元40通过发出高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号r打开高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀25，高压氢气瓶Ⅱ39内的氢气通过氢气泵Ⅱ入口单向阀24进入氢气泵Ⅱ38，电子控制单元40通过氢气泵Ⅱ控制信号q调整氢气泵Ⅱ38的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅱ38的氢气保持在压力Pi作为溶氢柴油的指定喷射压力，电子控制单元40通过发出氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号p打开氢气泵Ⅱ出口电磁阀22，指定喷射压力Pi的氢气通过高压氢气入口单向阀21进入高压容器29内，将制备好的溶氢柴油以指定喷射压力Pi从溶氢柴油出口单向阀20处喷出，电子控制单元40通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号n打开溶氢柴油出口电磁阀19，通过发出喷雾测试系统控制信号m控制喷雾测试系统36的运行状态，调整不同的喷雾基础参数对制备好的溶氢柴油进行喷雾测试实验，并将实验数据记录于存储单元中。
(4)废气处理过程
溶氢柴油测试完成后，电子控制单元40通过发出喷雾测试系统控制信号m使喷雾测试系统36转换为关闭状态，通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号n关闭溶氢柴油出口电磁阀19，通过发出高压容器加热保温装置控制信号o将高压容器加热保温装置37的目标温度调整为273K，对高压容器29内的气体进行冷却，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内的温度变化情况，当高压容器29内温度降至273K时，高压容器29内气体冷却完毕，电子控制单元40通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号c打开高压容器废气出口电磁阀7，高压容器29内冷却后的高压气体通过废气出口单向阀6进入废气处理容器30中，废气处理容器30对高压气体进行泄压，电子控制单元40通过接收压力温度传感器10发出的高压容器压力温度信号e实时监测高压容器29内的压力温度变化情况，当高压容器29内压力降至大气压力时，电子控制单元通过发出废气出口电磁阀控制信号c关闭废气出口电磁阀7，完成废气处理过程。

Claims (3)

1.一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统，包括高压容器(29)、高压氢气瓶Ⅰ(35)、高压氢气瓶Ⅱ(39)、氢气泵Ⅰ(34)、氢气泵Ⅱ(38)、柴油油箱(27)、流量计Ⅰ(28)、流量计Ⅱ(33)、真空泵(31)、废气处理容器(30)、喷雾测试系统(36)和电子控制单元(40)；
其特征在于：本发明通过在高压容器(29)外配置一套高压氢气瓶Ⅰ(35)、高压氢气瓶Ⅱ(39)、氢气泵Ⅰ(34)、氢气泵Ⅱ(38)、柴油油箱(27)、真空泵(31)、喷雾测试系统(36)及相关配套管路与电磁阀的方式，实现快速制备溶氢柴油以及对溶氢量和雾化特性进行测试；
所示高压容器(29)安装有高压容器柴油入口单向阀(5)、废气出口单向阀(6)、高压容器抽真空出口单向阀(9)、压力温度传感器(10)、氢气多孔喷嘴(11)、溶氢柴油出口单向阀(20)、高压氢气入口单向阀(21)、搅拌装置(32)和加热保温装置(29)，连接高压容器柴油入口单向阀(5)的高压管路中串联安装有流量计Ⅰ(28)，连接废气出口单向阀(6)的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀(7)，连接高压容器抽真空出口单向阀(9)的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀(8)，连接氢气多孔喷嘴(11)的高压管路中串联安装有流量计Ⅱ(33)，连接高压氢气入口单向阀(21)的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀(22)，连接溶氢柴油出口单向阀(20)的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀(20)；
所述高压氢气瓶Ⅰ(35)安装有高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀(18)，连接高压氢气瓶Ⅰ入口单向阀(18)的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀(17)；
所述高压氢气瓶Ⅱ(39)安装有高压氢气瓶入口单向阀(26)，连接高压氢气瓶Ⅱ入口单向阀(26)的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀(25)；
所述氢气泵Ⅰ(34)安装有氢气泵Ⅰ入口单向阀(16)和氢气泵Ⅰ出口单向阀(15)，连接氢气泵Ⅰ入口单向阀(16)的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀(17)，连接氢气泵Ⅰ出口单向阀(15)的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅰ出口电磁阀(14)；
所述氢气泵Ⅱ(38)安装有氢气泵Ⅱ入口单向阀(24)和氢气泵Ⅱ出口单向阀(23)，连接氢气泵Ⅱ入口单向阀(24)的高压管路中串联安装有高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀(25)，连接氢气泵Ⅱ出口单向阀(23)的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ出口电磁阀(22)；
所述柴油油箱(27)安装有柴油油箱出口单向阀(1)，连接柴油油箱出口单向阀(1)的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀(2)；
所述流量计Ⅰ(28)安装有流量计Ⅰ入口单向阀(3)和流量计Ⅰ出口单向阀(4)，连接流量计Ⅰ入口单向阀(3)的高压管路中串联安装有柴油油箱出口电磁阀(2)，连接流量计Ⅰ出口单向阀(4)的高压管路中串联安装有高压容器柴油入口单向阀(5)；
所述流量计Ⅱ(33)安装有流量计Ⅱ入口单向阀(13)和流量计Ⅱ出口单向阀(12)，连接流量计Ⅱ入口单向阀(13)的高压管路中串联安装有氢气泵Ⅱ入口电磁阀(14)，连接流量计Ⅱ出口单向阀(12)的高压管路中串联安装有氢气多孔喷嘴(11)；
所述真空泵(31)连接的高压管路中串联安装有高压容器抽真空出口电磁阀(8)；
所述废气处理容器(30)连接的高压管路中串联安装有废气出口电磁阀(7)；
所述喷雾测试系统(36)所连接的高压管路中串联安装有溶氢柴油出口电磁阀(19)；
所述电子控制单元(40)与柴油油箱出口电磁阀(2)相连接并通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号(a)控制柴油油箱出口电磁阀(2)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与流量计Ⅰ(28)相连接并根据柴油流量与密度信号(b)获取从柴油油箱(27)中供给出的柴油质量流量与密度信息；
所述电子控制单元(40)与废气出口电磁阀(7)相连接并通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号(c)控制废气出口电磁阀(7)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与真空泵(31)相连接并通过发出真空泵控制信号(d)控制真空泵(31)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与压力温度传感器(10)相连接并根据高压容器压力温度信号(e)获得高压容器(29)内的溶氢柴油的压力与温度信息；
所述电子控制单元(40)与高压容器抽真空出口电磁阀(8)相连接并通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号(f)控制高压容器抽真空出口电磁阀(8)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与搅拌装置(32)相连接并通过发出搅拌装置控制信号(g)控制搅拌装置(32)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与氢气多孔喷嘴(11)相连接并通过发出氢气多孔喷嘴控制信号(h)控制氢气多孔喷嘴(11)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与氢气泵Ⅰ出口电磁阀(14)相连接并通过发出氢气泵出口电磁阀控制信号(i)控制氢气泵Ⅰ出口电磁阀(14)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与流量计Ⅱ(33)相连接并根据溶解氢气流量与密度信号(j)获取从柴油油箱(27)中供给出的氢气质量流量与密度信息；
所述电子控制单元(40)与氢气泵Ⅰ(34)相连接并通过发出氢气泵Ⅰ控制信号(k)控制氢气泵Ⅰ(34)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀(17)相连接并根据高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号(l)控制高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀(17)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与喷雾测试系统(36)相连接并通过发出喷雾测试系统控制信号(m)控制喷雾测试系统(36)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与溶氢柴油出口电磁阀(19)相连接并根据溶氢柴油出口电磁阀控制信号(n)控制溶氢柴油出口电磁阀(19)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与高压容器加热保温装置(37)相连接并根据高压容器加热保温装置控制信号(o)控制高压容器加热保温装置(37)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与氢气泵Ⅱ出口电磁阀(22)相连接并根据氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号(p)控制氢气泵Ⅱ出口电磁阀(22)的打开和关闭；
所述电子控制单元(40)与氢气泵Ⅱ(38)相连接并通过发出氢气泵Ⅱ控制信号(q)控制氢气泵Ⅱ(38)的运行状态；
所述电子控制单元(40)与高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀(25)相连接并根据高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号(r)控制高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀(25)的打开和关闭。
2.应用权利要求1所述的一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统进行制备溶氢方法，其特征在于：
(1)液体燃料加注过程
将高压容器抽真空出口单向阀(9)打开，电子控制单元(40)通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号(f)打开高压容器抽真空出口电磁阀(8)，并发出真空泵控制信号(d)控制真空泵(31)转换为开启状态，实施高压容器内抽真空操作，保证测量结果的精确性，此时高压容器内压力下降，电子控制单元(40)通过接收压力温度传感器(10)发出的高压容器压力温度信号(e)实时监测高压容器内压力温度变化情况，待高压容器压力温度信号(e)显示高压容器内压力降为零且保持不变时，即判定高压容器内为真空状态，电子控制单元(40)通过发出高压容器抽真空出口电磁阀控制信号(f)关闭高压容器抽真空出口电磁阀(8)，并发出真空泵控制信号(d)控制真空泵(31)转换为关闭状态；此时将柴油油箱出口单向阀(1)与高压容器柴油入口单向阀(5)打开，电子控制单元(40)通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号(a)打开柴油油箱出口电磁阀(2)，通过高压油箱(27)与高压容器(29)之间的压力差使高压油箱(27)内的柴油燃料通过流量计Ⅰ(28)进入高压容器(29)中，电子控制单元(40)通过接收流量计Ⅰ(28)发出的柴油流量与密度信号(b)实时监测从高压油箱(27)排出进入到高压容器(29)的柴油质量流量及密度，电子控制单元(40)通过流量计Ⅰ(28)发出的柴油流量与密度信号(b)检测计算得到进入高压容器(29)的柴油总体积Vd，当从高压油箱(27)排出进入到高压容器(29)的柴油总流量到达高压容器(29)总容积Vh的2/3时，电子控制单元(40)通过发出柴油油箱出口电磁阀控制信号(a)关闭柴油油箱出口电磁阀(2)，停止液体燃料加注过程，通过接收流量计Ⅰ(28)发出的柴油流量与密度信号(b)记录进入高压容器(29)内的柴油质量流量md及密度ρd，完成液体燃料加注过程；电子控制单元(40)通过公式(1)计算进入高压容器(29)内的柴油总体积Vd，公式(1)：
Figure FDA0003036397230000041
(2)溶氢柴油制备过程
将高压氢气瓶Ⅰ出口单向阀(18)打开，电子控制单元(40)通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号(l)打开高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀(17)，高压氢气瓶Ⅰ(35)内的氢气通过氢气泵Ⅰ入口单向阀(16)进入氢气泵Ⅰ(34)，电子控制单元(40)通过氢气泵Ⅰ控制信号(k)调整氢气泵Ⅰ(34)的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅰ(34)的氢气保持在指定工作压力Pr，Pr为设定的溶解氢气的工作压力，Pr的范围为4-30MPa，电子控制单元(40)通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号(i)打开氢气泵Ⅰ出口电磁阀(14)，指定工作压力Pr的氢气通过流量计Ⅱ(33)，电子控制单元(40)通过发出氢气多孔喷嘴控制信号(h)使氢气多孔喷嘴(11)转换为开启状态，指定工作压力Pr的氢气通过氢气多孔喷嘴(11)向高压容器(29)内的柴油中喷射，电子控制单元(40)通过接收流量计Ⅱ(33)发出的溶解氢气流量与密度信号(j)实时监测氢气泵Ⅰ(34)泵出的氢气质量流量及密度，电子控制单元(40)发出搅拌装置控制信号(g)使搅拌装置(32)转换为开启状态，促进氢气在柴油中均匀溶解，电子控制单元(40)通过发出高压容器加热保温装置控制信号(o)控制高压容器加热保温装置(38)根据温度需求进行加热保温，通过接收压力温度传感器(10)发出的高压容器压力温度信号(e)实时监测高压容器(29)内压力温度变化情况，当高压容器(29)内压力为Pr且保持不变时，此时在溶解压力为Pr的条件下氢气在柴油中溶解完全，电子控制单元(40)通过发出氢气多孔喷嘴控制信号(h)使氢气多孔喷嘴(11)转换为关闭状态，通过发出搅拌装置控制信号(g)使搅拌装置(32)转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ控制信号(k)使氢气泵Ⅰ(34)转换为关闭状态，通过发出氢气泵Ⅰ出口电磁阀控制信号(i)关闭氢气泵Ⅰ出口电磁阀(14)，通过发出高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀控制信号(l)关闭高压氢气瓶Ⅰ出口电磁阀(17)，通过接收流量计Ⅱ(33)发出的溶解氢气流量与密度信号(j)记录通过流量计Ⅱ(33)进入高压容器(29)内的氢气总质量mg，通过接收压力温度传感器(10)发出的高压容器压力温度信号(e)记录溶解完全时高压容器(29)内的压力Pr与温度Tr，通过公式(2)计算在溶解压力Pr与溶解温度Tr的条件下氢气在柴油中的溶解度M(mol/kg)，公式(2)：
Figure FDA0003036397230000051
Figure FDA0003036397230000052
为氢气的相对分子质量，R为通用气体常数，mg与md分别为进入高压容器(29)内的氢气总质量与柴油总质量，公式(2)中Vg为高压容器(29)内氢气的体积，Vg通过公式(3)算出，公式(3)：
Vg＝Vh-Vd#(3)
Vh与Vd分别为高压容器(29)总容积与高压容器(29)内柴油的体积，上述计算所用参数与公式均内置于存储单元中，电子控制单元(40)将计算所得到的氢气在柴油中的溶解度M记录在存储单元中。
3.应用权利要求1所述的一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统进行测试的方法，其特征在于：
溶氢柴油喷雾测试过程
将高压氢气瓶Ⅱ出口单向阀(26)打开，电子控制单元(40)通过发出高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀控制信号(r)打开高压氢气瓶Ⅱ出口电磁阀(25)，高压氢气瓶Ⅱ(39)内的氢气通过氢气泵Ⅱ入口单向阀(24)进入氢气泵Ⅱ(38)，电子控制单元(40)通过氢气泵Ⅱ控制信号(q)调整氢气泵Ⅱ(38)的泵气速率与压力，使进入氢气泵Ⅱ(38)的氢气保持在压力Pi，Pi为设定的溶氢柴油的喷射压力，Pi的范围为4-35MPa，此时高压容器(29)内的压力为Pi，为确保制备好的溶氢柴油能够以Pi的压力从溶氢柴油出口单向阀(20)喷出，需要使Pi≥Pr，电子控制单元(40)通过发出氢气泵Ⅱ出口电磁阀控制信号(p)打开氢气泵Ⅱ出口电磁阀(22)，指定喷射压力Pi的氢气通过高压氢气入口单向阀(21)进入高压容器(29)内，将制备好的溶氢柴油以指定喷射压力Pi从溶氢柴油出口单向阀(20)处喷出，电子控制单元(40)通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号(n)打开溶氢柴油出口电磁阀(19)，通过发出喷雾测试系统控制信号(m)控制喷雾测试系统(36)的运行状态，调整不同的喷雾基础参数对制备好的溶氢柴油进行喷雾测试实验，并将实验数据记录于存储单元中；
溶氢柴油测试完成后，电子控制单元(40)通过发出喷雾测试系统控制信号(m)使喷雾测试系统(36)转换为关闭状态，通过发出溶氢柴油出口电磁阀控制信号(n)关闭溶氢柴油出口电磁阀(19)，通过发出高压容器加热保温装置控制信号(o)将高压容器加热保温装置(37)的目标温度调整为273K，对高压容器(29)内的气体进行冷却，电子控制单元(40)通过接收压力温度传感器(10)发出的高压容器压力温度信号(e)实时监测高压容器(29)内的温度变化情况，当高压容器(29)内温度降至273K时，高压容器(29)内气体冷却完毕，电子控制单元(40)通过发出高压容器废气出口电磁阀控制信号(c)打开高压容器废气出口电磁阀(7)，高压容器(29)内冷却后的高压气体通过废气出口单向阀(6)进入废气处理容器(30)中，废气处理容器(30)对高压气体进行泄压，电子控制单元(40)通过接收压力温度传感器(10)发出的高压容器压力温度信号(e)实时监测高压容器(29)内的压力温度变化情况，当高压容器(29)内压力降至大气压力时，电子控制单元通过发出废气出口电磁阀控制信号(c)关闭废气出口电磁阀(7)，完成废气处理过程。
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