CN114354152A - 一种喷嘴性能测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷嘴性能测试设备，包括风道系统、喷水系统、性能测试系统和测控系统；所述风道系统用于提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速。所述喷水系统用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压。所述性能测试系统用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。所述测控系统用于对所述喷嘴性能测试设备提供传感器参数监测和控制器上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台。本申请能够提供稳定均匀低速流场的风道，同时在管道中安装喷嘴管路，能够精准控制喷嘴输入端的水压和气压，能够对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。
Description
技术领域
本发明涉及一种在稳定均匀低速流场下的喷嘴性能测试设备。
背景技术
结冰风洞试验段中的云雾通常由安装在稳定段的喷雾系统产生。喷雾系统雾化喷嘴的性能直接关系到结冰风洞试验段平均水滴直径(MVD)、液态水含量以及云雾均匀性等关键技术指标。在喷嘴试验台上分别使用PDI(相位多普勒干涉仪)及微流量计对小粒径雾化喷嘴的平均水滴直径(MVD)及水流量进行测量,得到结冰风洞空气辅助雾化喷嘴的流量-粒径性能包线,同时,对喷嘴的供水、供气压力及其配比和水路节流管尺寸对喷嘴雾化性能的影响进行研究。现有喷嘴性能测试设备在观察喷嘴性能时存在不便；并且由于水位变化，会存在喷嘴水压异常波动的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种喷嘴性能测试设备，用于满足喷嘴性能测试。
本发明实施例是这样实现的，本发明实施例提供了一种喷嘴性能测试设备，包括风道系统、喷水系统、性能测试系统和测控系统，其中，
所述风道系统与所述喷水系统连接，用于提供稳定均匀低速流场并且能够控制流场风速；
所述喷水系统与所述性能测试系统连接，用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压；
所述性能测试系统，用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察；
所述测控系统，用于检测所述喷嘴性能测试设备中所有传感器的参数，为所述喷嘴性能测试设备中所有控制器提供上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台。
更进一步地，所述风道系统包含离心风机、变频器、风道、风速仪，其中，
所述离心风机第一端与变频器相连，所述离心风机用于提供稳定均匀低速流场，通过控制变频器控制流场风速，所述离心风机第二端与风道相连，所述风速仪安装在风道上部，所述风道与性能测控系统相连。
更进一步地，所述喷水系统包含压缩机，储气罐，气路手阀，气路压力调节阀，气路压力传感器，气路第一支路手阀，气路第二支路手阀，气路第三支路手阀，储水罐，储水罐上阀门，水路手阀，水路压力调节阀，水路压力传感器，水路流量计，水路第一支路手阀，水路第二支路手阀，其中
所述压缩机第一端与储气罐第一端相连，所述压缩机提供压缩空气并储存在储气罐中，所述储气罐第二段与气路手阀第一端相连，所述气路手阀第二端与气路压力调节阀第一端相连，所述气路压力调节阀第二端与气路压力传感器相连第一端相连接，所述气路压力传感器第二端一分为三分别与气路第一、二、三支路手阀的第一端相连，所述气路第一、二支路手阀第二端与性能测试系统相连，所述气路第三支路手阀第二端与储水罐第一端相连，所述储水罐上阀门与储水罐相连，打开所述储气罐上阀门向储水罐提供水源，所述水路手阀第一端与水罐第二端相连，所述水路手阀第二端与水路压力调节阀第一端相连，所述水路压力调节阀第二端与水路压力传感器第一端相连，所述水路压力传感器第二端与水流量计第一端相连，所述水流量计第二端一分为二分别与水路第一、二支路手阀第一端相连，所述第一、二水路手阀第二端与性能测试系统相连。
更进一步地，所述性能测试系统包含第一喷嘴、第二喷嘴、亚克力观察区，其中
所述第一喷嘴的第一端与气路第一支路手阀第二端、水路第一支路手阀第二端相连，所述第二喷嘴的第一端与气路第二支路手阀第二端、水路第二支路手阀第二端相连，所述第一和第二喷嘴的第二端安装在亚克力观察区内，所述亚克力左侧板、右侧板、顶板和侧板固定不动，亚克力主板可以拆卸，亚克力主板第一端与左侧板接触且使用两个固定件固定，亚克力主板第二端与亚克力右侧板接触且使用固定件固定，在亚克力主板区进行观察并且可在亚克力主板和顶板安装高速摄像仪和相位多普勒干涉仪，
更进一步地，所述测控系统包含测试单元、控制单元、软件平台。
相关技术相比较，本发明提供的喷嘴性能测试设备具有如下有益效果：喷嘴性能测试设备，包括风道系统、喷水系统、性能测试系统和测控系统；所述风道系统用于提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速。喷水系统用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压。性能测试系统用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。测控系统用于对所述喷嘴性能测试设备提供传感器参数监测和控制器上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种喷嘴性能测试设备的结构示意图。
图2为本发明实施例中提供的另一种喷嘴性能测试设备的结构示意图。
图3为本发明实施例中提供的亚克力观察区的详细结构示意图。
具体实施方式
图1为根据本发明的一个实施例的喷嘴性能测试设备的结构示意图，该喷嘴性能测试设备包括风道系统101、喷嘴系统102、性能测试系统103和测控系统104，其中：
所述风道系统101与喷水系统102相连，用于提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速。
所述喷水系统102与测控系统104相连，用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压。
所述性能测试系统103与风道系统101和喷水系统102相连，用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。
所述测控系统104用于对所述喷嘴性能测试设备提供传感器参数监测和控制器上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台。
具体的，风道系统101提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速，喷水系统102精准控制喷嘴输入端的水压和气压，达到试验要求范围；在性能测试系统103中对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察，通过测控系统104提供的软件平台监控所有传感器的参数，对控制器进行上位控制。
通过本发明的测试设备，可以通过风道系统101提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速，通过喷水系统102精准控制喷嘴输入端的水压和气压，达到试验要求范围，在性能测试系统103中对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。试验中人员通过测控系统104在上位机实现所有操作。
进一步的，如图2所示，根据本发明的一个实施例中，风道系统101包括：离心风机2、变频器1、风道3、风速仪4，其中
所述离心风机2第一端与变频器1相连，所述离心风机2用于提供稳定均匀低速流场，通过控制变频器1控制流场风速，所述离心风机2第二端与风道3相连，所述风速仪4安装在风道上部，所述风道3与性能测控系统104相连。
具体地，在工作中，通电打开变频器1和离心风机2，在风道3中能够提供稳定均匀低速流场并且可以通过调控变频器1控制流场风速；通过风速仪4测量流道风速。
可选的，变频器1包括变频元件、PD控制器等，通过数据线与测控系统104实现数据传输，用户通过测控系统104在上位输入风速设置值，由变频器1和离心风机2实现自动控制。
可选的，风速仪4可以是热线风速仪。热线风速仪包括感测元件、铂电阻，通过数据线与测控系统104实现数据传输，用户通过测控系统104在上位查看风速值。
进一步的，如图2所示，喷水系统102包括压缩机5，储气罐6，气路手阀7，气路压力调节阀8，气路压力传感器9，第一气路支路手阀17，第二气路支路手阀19，第三气路支路手阀10，储水罐12，储水罐上阀门11，水路手阀13，水路压力调节阀14，水路压力传感器15，水路流量计16，第一水路支路手阀18，第二水路支路手阀20，其中：
所述压缩机5的第一端与储气罐6的第一端相连，所述压缩机5提供压缩空气其压缩空气被储存在储气罐6中。储气罐6的第二端与气路手阀7的第一端相连；气路手阀7的第二端与气路压力调节阀8的第一端相连，气路压力调节阀8的第二端与气路压力传感器9的第一端相连接；气路压力传感器9的第二端一分为三分别与第一气路支路手阀17的第一端、第二气路支路手阀19的第一端、第三气路支路手阀10的第一端相连；第一支路手阀17的第二端和第二支路手阀19的第二端与性能测试系统103相连；第三支路手阀10的第二端与储水罐12的第一端相连；储水罐上阀门11与储水罐12相连，通过打开储水罐上阀门11向储水罐12提供水源。
水路手阀13的第一端与储水罐12的第二端相连。水路手阀13的第二端与水路压力调节阀14的第一端相连。水路压力调节阀14的第二端与水路压力传感器15的第一端相连。水路压力传感器15的第二端与水流量计16的第一端相连。水流量计16的第二端一分为二，分别与第一水路支路手阀18的第一端和第二水路支路手阀20的第一端相连。第一支路手阀18的第二端和第二水路支路手阀20的第二端与性能测试系统103相连。
具体的，当压缩空气5工作时，储气罐6充满压缩空气，打开储水罐上阀门11向储水罐12注水至其容量的1/3-2/3，打开气路手阀7，控制气路压力调节阀8得到符合实验要求的压缩空气；气路压力传感器9测得试验压力，之后气体一分为三分别为第一气路支路、第二气路支路、第三气路支路，并且这些气路支路分别安装有第一、二、三气路支路手阀(17、19、10)。打开第三气路支路手阀10，使压缩空气压迫储水罐12；打开水路手阀13，使得纯净水流经水路，通过控制水路压力调节阀14得到符合实验要求的水压；由水路压力传感器15测量水压，由流量计16测得水流量，之后水路一分为二为第一水路支路和第二水路支路并且分别安装有第一水路支路手阀18和第二水路支路手阀20，打开第一气路支路手阀和第二气路支路手阀(17、19)和水路第一水路支路手阀和第二水路支路手阀(18、20)，使压缩空气和纯净水流经，第一气路支路与第一水路支路相连并且与性能测试系统103的喷嘴1相连，第二气路支路与第二水路支路相连并且与性能测试系统103的喷嘴2连。
可选的，气路压力调节阀8是一体式气体压力控制器。气体压力控制器包括一体化PD控制器、数字压力感应器和比例电磁阀，通过数据线与测控系统104实现数据传输，用户通过测控系统104在上位输入压力设置值，由气路压力调节阀8实现自动控制。其中，气路压力传感器9的测量值作为压力控制的反馈信号。
可选的，水路压力调节阀14与压力调节阀8采用同种气体压力控制器。其中，在承压水罐12上部气体空间布置压力传感器作为压力控制的反馈信号。
进一步的，如图2、3所示，性能测试系统103包括第一喷嘴21、第二喷嘴22、亚克力观察区23，其中：
第一喷嘴21的第一端与第一气路支路手阀17的第二端、水路第一支路手阀18的第二端相连，第二喷嘴22的第一端与第二气路支路手阀19的第二端和第二水路支路手阀20的第二端相连。
第一喷嘴21和第二喷嘴22的第二端安装在亚克力观察区23内。亚克力左侧板23-a、亚克力右侧板23-c、顶板23-d和亚克力侧板固定不动，亚克力主板23-b可以拆卸。亚克力主板23-b的第一端与亚克力左侧板23-a接触且使用固定件e和固定件f固定。亚克力主板23-b的第二端与亚克力右侧板23-c接触且使用固定件g和固定件h固定，在亚克力主板区23-b进行观察和/或在亚克力主板23-b和亚克力顶板23-d安装高速摄像仪和/或相位多普勒干涉仪，
亚克力观察区23与风道系统101相连。
在一个具体实施例中，试验时，第一气路支路17和第一水路支路19相连，并通过第一喷嘴21进行雾化，第一气路支路18和第一水路支路20相连，并通过第二喷嘴22进行雾化。在亚克力观察区23中，亚克力左侧板23-a、亚克力右侧板23-c、亚克力顶板23-d和亚克力侧板固定不动，亚克力主板23-b可拆卸。亚克力主板23-b第一端与左侧板23-a接触且使用固定件e和固定件f固定，亚克力主板23-b第二端与亚克力右侧23-c板接触且使用固定件g和固定件h固定。在亚克力主板区23-b进行观察并在亚克力主板23-b和顶板23-d安装高速摄像仪和相位多普勒干涉仪对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。
试验结束后关闭各类阀门并且对风道3尾端纯净水进行收集。
在一个可选实施例中，第一喷嘴21和第二喷嘴22是可拆卸的，以便更换成不同类型的喷嘴。
需要说明地是，可以在亚克力观察区地主板23-b和亚克力顶板23-d安装高速摄像仪和相位多普勒干涉仪等观察仪器
在一个进一步的实施例中，测控系统104的控制逻辑包括人机交互部分、上位机部分、控制台部分和现场部分，实现对传感器的监测和对控制器的控制。其中，
人机交互部分包括液晶显示器和鼠标键盘，液晶显示器显示监测的传感器测量参数和用户输入的控制参数；鼠标键盘用于用户输入控制参数，
上位机部分为工业控制计算机，安装操作系统与软件平台，将数字信号输入和模拟信号输入转换为可显示的图形数值，将用户输入的控制参数转化为数字信号输出和模拟信号输出，通过模拟信号采集模块采集传感器输出的模拟信号传递给工业控制计算机，通过数字信号采集模块采集报警装置输出的数字信号传递给工业控制计算机，通过报警装置接收温度报警传感器传递的报警信号并报警，通过数字信号输出模块将工业控制计算机转换的数字信号传输给继电器模块，通过继电器模块通过继电器吸合和断开控制现场部分的设备，通过模拟信号输出模块将将工业控制计算机转换的其他控制信号传输给现场部分的设备。
综上，本发明公开的喷嘴性能测试设备，包括风道系统、喷水系统、性能测试系统和测控系统。所述风道系统用于提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速。所述喷水系统用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压。所述性能测试系统用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。所述测控系统用于对所述喷嘴性能测试设备提供传感器参数监测和控制器上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台。本申请能够提供稳定均匀低速流场的风道，同时在管道中安装喷嘴管路，能够精准控制喷嘴输入端的水压和气压，能够对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察。相对于现有喷嘴测试性能，本发明在性能测试系统中加入亚克力观察区便于观察喷嘴性能并且改良喷水系统采用稳定气源挤压水源和气水混合的方法改善现有喷嘴性能测试设备水压不稳等问题。
Claims (10)
1.一种喷嘴性能测试设备，其特征在于包括风道系统(101)、喷嘴系统(102)、性能测试系统(103)和测控系统(104)，其中：
所述风道系统(101)与喷水系统(102)相连，用于提供稳定均匀低速流场并且控制流场风速，
所述喷水系统(102)与测控系统(104)相连，用于精准控制喷嘴输入端的水压和气压，
所述性能测试系统(103)与风道系统(101)和喷水系统(102)相连，用于对喷嘴形成的云雾进行各类测量与观察，
所述测控系统(104)用于对所述喷嘴性能测试设备提供传感器参数监测和控制器上位控制，为喷嘴性能测试试验提供软件平台，
风道系统(101)包括：离心风机(2)、变频器(1)、风道(3)、风速仪(4)，
所述离心风机(2)的第一端与变频器(1)相连，通过控制变频器(1)控制流场风速，
所述离心风机(2)的第二端与风道(3)相连，
所述风速仪(4)安装在风道(3)的上部，用于测量风速，
所述风道(3)与性能测控系统(104)相连，
喷水系统(102)包括压缩机(5)、储气罐(6)、气路手阀(7)、气路压力调节阀(8)、气路压力传感器(9)、第一气路支路手阀(17)、第二气路支路手阀(19)、第三气路支路手阀(10)、储水罐(12)、储水罐上阀门(11)、水路手阀(13)、水路压力调节阀(14)、水路压力传感器(15)、水路流量计(16)、第一水路支路手阀(18)、第二水路支路手阀(20)，其中：
所述压缩机(5)的第一端与储气罐(6)的第一端相连，所述压缩机(5)提供的压缩空气被储存在储气罐(6)中，
储气罐(6)的第二端与气路手阀(7)的第一端相连，
气路手阀(7)的第二端与气路压力调节阀(8)的第一端相连，
气路压力调节阀(8)的第二端与气路压力传感器(9)的第一端相连接，
气路压力传感器(9)的第二端一分为三分别与第一气路支路手阀(17)的第一端、第二气路支路手阀(19)的第一端、第三气路支路手阀(10)的第一端相连，
第一支路手阀(17)的第二端和第二支路手阀(19)的第二端与性能测试系统(103)相连，
第三支路手阀(10)的第二端与储水罐(12)的第一端相连，
储水罐上阀门(11)与储水罐(12)相连，通过打开储水罐上阀门(11)向储水罐(12)提供水源，
水路手阀(13)的第一端与储水罐(12)的第二端相连，
水路手阀(13)的第二端与水路压力调节阀(14)的第一端相连，水路压力调节阀(14)的第二端与水路压力传感器(15)的第一端相连，
水路压力传感器(15)的第二端与水流量计(16)的第一端相连，
水流量计(16)的第二端一分为二，分别与第一水路支路手阀(18)的第一端和第二水路支路手阀(20)的第一端相连，
第一支路手阀(18)的第二端和第二水路支路手阀(20)的第二端与性能测试系统(103)相连，
气体压力控制器包括一体化相位多普勒控制器、数字压力感应器和比例电磁阀，通过数据线与测控系统(104)实现数据传输，根据用户通过测控系统(104)在上位输入的压力设置值，由气路压力调节阀(8)实现自动控制，其中气路压力传感器(9)的测量值作为压力控制的反馈信号，
其中在承压水罐(12)上部气体空间布置压力传感器作为压力控制的反馈信号，
性能测试系统(103)包括第一喷嘴(21)、第二喷嘴(22)、亚克力观察区(23)，其中：
第一喷嘴(21)的第一端与第一气路支路手阀(17)的第二端和水路第一支路手阀(18)的第二端相连，第二喷嘴(22)的第一端与第二气路支路手阀(19)的第二端和第二水路支路手阀(20)的第二端相连，
第一喷嘴(21)和第二喷嘴(22)的第二端安装在亚克力观察区(23)内,
亚克力观察区(23)与风道系统(101)相连。
2.根据权利要求1所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
亚克力观察区(23)包括亚克力左侧板(23-a)、亚克力右侧板(23-c)、亚克力顶板(23-d)、亚克力侧板、亚克力主板(23-b)，
其中：
亚克力左侧板(23-a)、亚克力右侧板(23-c)、亚克力顶板(23-d)和亚克力侧板固定不动，
亚克力主板(23-b)可以拆卸，
亚克力主板(23-b)的第一端与亚克力左侧板(23-a)接触且使用固定件固定，
亚克力主板(23-b)的第二端与亚克力右侧板(23-c)接触且使用固定件固定，
亚克力主板(23-b)用于进行观察和/或在亚克力主板(23-b)和亚克力顶板(23-d)安装高速摄像仪和/或相位多普勒干涉仪。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
水路压力调节阀(14)与压力调节阀(8)采用同种气体压力控制器。
4.根据权利要求1或2所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
变频器(1)包括变频元件、相位多普勒控制器，通过数据线与测控系统(104)实现数据传输，
变频器(1)和离心风机(2)根据用户通过测控系统(104)输入的风速设置值，实现自动控制。
5.根据权利要求1或2所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
气路压力调节阀(8)是一体式气体压力控制器。
6.根据权利要求1或2所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
风速仪(4)可以是热线风速仪，通过数据线与测控系统(104)实现数据传输，使得用户能够通过测控系统(104)查看风速值。
7.根据权利要求1或2所述的喷嘴性能测试设备，其特征在于：
第一喷嘴(21)和第二喷嘴(22)是可拆卸的，以便更换成不同类型的喷嘴。
8.基于根据权利要求1－7之一所述的喷嘴性能测试设备的喷嘴性能测试方法，其特征在于包括：
用压缩机(5)使储气罐(6)充满压缩空气，
打开储水罐上阀门(11)向储水罐(12)注水至其容量的1/3-2/3，
打开气路手阀(7)，控制气路压力调节阀8得到符合实验要求的压缩空气，
用气路压力传感器(9)测得试验压力，
打开第三气路支路手阀(10，使压缩空气压迫储水罐(12)；
打开水路手阀(13)，使得纯净水流经水路，通过控制水路压力调节阀(14)得到符合实验要求的水压；
由水路压力传感器(15)测量水压，由流量计(16)测得水流量，
打开第一气路支路手阀(17)、第二气路支路手阀(19)、水路第一水路支路手阀(18)和第二水路支路手阀(20)，
使第一气路支路与第一水路支路相连并且与性能测试系统(103)的喷嘴(1)相连，通过第一喷嘴(21)进行雾化，
使第二气路支路与第二水路支路相连并且与性能测试系统(103)的喷嘴(2)连，通过第二喷嘴(22)进行雾化。
9.根据权利要求8所述的喷嘴性能测试方法，其特征在于进一步包括：
用安装在亚克力主板(23-b)和/或亚克力顶板(23-d)的高速摄像仪和/或相位多普勒干涉仪，对雾化形成的云雾进行测量和/或观察。
10.根据权利要求8所述的喷嘴性能测试方法，其特征在于进一步包括：
在试验结束后关闭各类阀门，并对风道(3)尾端处的纯净水进行收集。
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| CN202111491456.9A CN114354152A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种喷嘴性能测试设备 |
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| CN114354152A true CN114354152A (zh) | 2022-04-15 |
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| CN202111491456.9A Pending CN114354152A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种喷嘴性能测试设备 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN114354152A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117483131A (zh) * | 2023-11-03 | 2024-02-02 | 哈尔滨理工大学 | 一种可控低温环境下喷雾系统及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2021
- 2021-12-08 CN CN202111491456.9A patent/CN114354152A/zh active Pending
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