CN204613140U - 用于云雾液态水含量的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于云雾液态水含量的测量装置，包括：进气管道，待测量的云雾气流从该进气管道流入该测量装置；测量管道，该测量管道在该进气管道下游与该进气管道相连，该测量管道内设有热线单元以用于感测该云雾气流的液体水含量；以及出气管道，该出气管道在该测量管道下游与该测量管道相连，其中，在该出气管道中设有抽吸风扇，用于加快从该进气管道流入的云雾气流经过该热线单元的流动速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及云雾中液态水含量测量技术，尤其涉及一种用于云雾液态水含量的测量装置。
背景技术
云雾水含量的测量，是对单位体积空气中的液态的水含量进行的测量，在气象领域已经得到应用。在航空领域中，高空云雾中含有大量以液态形式存在的过冷水滴。当飞机在这种气象条件下飞行时，过冷水滴会撞击飞机的迎风面，使得这些表明发生结冰现象，对飞机的性能造成一系列不利影响。例如，发动机进气口及冷风道进气口结冰会导致引气量不足，同时若冰层脱落，会损坏进气口内的部件。鉴于此，航空领域中展开了对飞机结冰现象的模拟实验，例如地面冰风洞实验等等。
云雾中的液态水含量是影响结冰的重要因素，因此需要在实验中对云雾的液态含水量进行测量。在地面冰风洞中，需要对地面结冰喷雾系统喷出的云雾中的液态含水量进行测量。
传统的云雾含水量测量可采用恒温热线装置进行测量。恒温热线测量含水量的原理,是建立在圆柱体的绕流传热基础上的。云雾中液滴从热线上带走的热量,正比于被热线切过的水滴流平均总体积,也就是正比于云中液态水的含量。装置工作时,热线温度高于环境温度,被热线所切过的水滴从热线上带走了热量会引起热线温度变化,而由控制电路使热线两端加热电压跟随变化快速地补偿热线上被水滴所带走的那一部份热量,这样就可以保证热线恒温。根据前面讨论的原理,测量热线两端加热电压的变化,就可以获得云中液态水的含量。
传统的热线水含量测量装置，主要用于高空云层中的液态水含量测量，测量时通过热线的空气流动速度很高。然而，地面结冰喷雾系统产生的云雾来流速度很低，在测量这种低速来流中的液态水含量时，通过热线的空气流速很低，会导致热线过热烧毁。所以传统的热线水含量测量装置不能很好的适用于地面冰风洞中的液态水含量测量工作。
实用新型内容
为了克服上述缺陷，本实用新型旨在提供一种用于云雾液态水含量的测量装置。
根据本实用新型的一方面，提供了一种用于云雾液态水含量的测量装置，包括：
进气管道，待测量的云雾气流从该进气管道流入该测量装置；
测量管道，该测量管道在该进气管道下游与该进气管道相连，该测量管道内设有热线单元以用于感测该云雾气流的液体水含量；以及
出气管道，该出气管道在该测量管道下游与该测量管道相连，
其中，在该出气管道中设有抽吸风扇，用于加快从该进气管道流入的云雾气流经过该热线单元的流动速度。
在一实例中，在该出气管道与该测量管道之间设有引流弯道，用于使该测量管道与该出气管道之间呈预定角度，从而该出气管道中的该抽吸风扇不直接面对该测量管道。
在一实例中，该测量管道与该出气管道之间呈90°。
在一实例中，在该抽吸风扇上游附近设有加热装置，用于使流过该抽吸风扇的云雾气流经过加热。
在一实例中，该加热装置是加热网。
在一实例中，该进气管道具有收缩式开口并且与该测量管道平滑地相连。
在一实例中，该进气管道的管道壁为双曲线螺旋曲面。
在一实例中，该测量管道是内径恒定的笔直管道。
根据本实用新型的测量装置，解决了通过热线的来流速度过低的问题，从而避免了热线过热烧毁，可以正常地测量低速来流例如由地面结冰喷雾系统喷出的低速云雾中的液态水含量，同时液态水含量敏感度提高，对于低水含量状态的测量更加容易。另外，通过引流弯管和加热网有效的防止了抽吸风扇在结冰环境中的积冰，可以长时间的进行测量。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。
图1是示出了根据本实用新型的一方面的液态水含量的测量装置的剖面示意图；以及
图2是示出了根据本实用新型的一方面的液态水含量的测量装置的半剖的立体图。
为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
100：测量装置
101：进气管道
102：测量管道
103：出气管道
104：引流弯道
105：热线单元
106：抽吸风扇
107：加热装置
108：驱动电机
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。
图1是示出了根据本实用新型的一方面的液态水含量的测量装置100的剖面示意图。图2是示出了根据本实用新型的一方面的液态水含量的测量装置100的半剖的立体图。如图所示，测量装置100的主体包括三部分，分别是进气管道101、测量管道102、以及出气管道103。进气管道101是整个测量装置100的进口部分，由地面结冰喷雾系统产生的云雾气流从进气管道101进入测量装置100。
进气管道101与测量管道102相连，云雾气流来到测量管道102。测量管道102是一段内径恒定的笔直管道，即是等截面的。进入的云雾气流的液态水含量是在测量管道102部分来测量的。
具体而言，测量管道102内设有热线单元105以感测云雾气流的液态水含量。热线测量是常用的一种液态水含量测量方法。热线单元工作时,热线温度高于环境温度,流动经过热线的云雾中的水滴从热线上带走了热量会引起热线温度变化,而由控制电路使热线两端加热电压跟随变化快速地补偿热线上被水滴所带走的那一部份热量,这样就可以保证热线恒温。通过测量热线两端加热电压的变化,就可以获得云中液态水的含量。在本案中，由于热线测量的本身工作原理与本实用新型的实质主题无关，因此，不作详细讨论，仅用术语“热线单元”105代指热线以及相关的控制电路等与热线测量原理相关的一切元件。
热线单元105设在等截面的测量管道102中，是保证热线测试段的空气流场稳定，以及保证气流中液态水含量的稳定，确保测量结果的准确。
在测量管道102下游设有出气管道103，经过热线单元105的云雾气流从测量装置的出气管道103流出测量装置100。
由于本实用新型的测量装置100可用于地面冰风洞中的液态水含量测量工作。在地面冰风洞实验中，由地面结冰喷雾系统产生待测量的云雾。地面结冰喷雾系统产生的云雾相比于真实的高空云雾，速度较低，在测量这种低速来流中的液态水含量时，通过热线的云雾流速很低，会导致热线过热烧毁。
在本实用新型中，在出气管道103中设有抽吸风扇106，该抽吸风扇106可由驱动电机108来驱动。抽吸风扇106可将含水的气流加速，进而加快含水气流经过热线单元105的流动速度，由此可以防止热线过热烧毁。另外，相对来流，通过热线装置的空气流速提高了，从而提高了装置对液态水含量的敏感度。
在一实例中，可在出气管道103和测量管道102之间设置引流弯道104。顾名思义，引流弯道104是弯曲的，出气管道103通过引流弯道104连接至测量管道102，使得测量管道102与出气管道103之间呈预定角度，而不是直接对准出气管道103。该预定角度可以是例如90°，如图1和图2中所示。
在此设计下，利用液滴的惯性，云雾气流在经过进气管道101和测量管道102之后，首先冲击到引流弯道104的外围管壁上，从而将大量的液滴收集于引流弯道104的管壁上，以减小抽吸风扇106进口的液滴水含量。较优地，还可在抽吸风扇106上游的附近位置设置加热装置107，例如加热网，以使抽吸风扇106在工作中不会积冰。引流弯道104和加热装置107的存在，可以有效地延长抽吸风扇106、进而延长整个测量装置100的工作时间。
在一实例中，可将进气管道101设计成具有收缩式的开口，并且与测量管道102平滑地相连，如图1和图2所示。这里的“平滑地相连”是指进气管道101与测量管道102的连接处是平滑过渡没有突兀的。收缩式的开口是指进气管道101从最外端向内逐渐开口收窄，例如，进气管道101的管道壁可以是双曲线螺旋曲面。
如此设计的进气管道101具有收缩整流的作用，通过稳定和调整加速后的空气来流，控制空气来流加速过程中的水滴运动轨迹，有效降低抽吸风扇106加速空气来流带来的液态水含量偏差。
根据本实用新型的测量装置，解决了通过热线的来流速度过低的问题，从而避免了热线过热烧毁，可以正常地测量低速来流例如由地面结冰喷雾系统喷出的低速云雾中的液态水含量，同时液态水含量敏感度提高，对于低水含量状态的测量更加容易。另外，通过引流弯管和加热网有效的防止了抽吸风扇在结冰环境中的积冰，可以长时间的进行测量。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于云雾液态水含量的测量装置，其特征在于，包括：
进气管道，待测量的云雾气流从所述进气管道流入所述测量装置；
测量管道，所述测量管道在所述进气管道下游与所述进气管道相连，所述测量管道内设有热线单元以用于感测所述云雾气流的液体水含量；以及
出气管道，所述出气管道在所述测量管道下游与所述测量管道相连，
其中，在所述出气管道中设有抽吸风扇，用于加快从所述进气管道流入的云雾气流经过所述热线单元的流动速度。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，在所述出气管道与所述测量管道之间设有引流弯道，用于使所述测量管道与所述出气管道之间呈预定角度，从而所述出气管道中的所述抽吸风扇不直接面对所述测量管道。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述测量管道与所述出气管道之间呈90°。
4.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，在所述抽吸风扇上游附近设有加热装置，用于使流过所述抽吸风扇的云雾气流经过加热。
5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述加热装置是加热网。
6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述进气管道具有收缩式开口并且与所述测量管道平滑地相连。
7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述进气管道的管道壁为双曲线螺旋曲面。
8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量管道是内径恒定的笔直管道。
Priority Applications (1)
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| CN201520348603.0U CN204613140U (zh) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 用于云雾液态水含量的测量装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN204613140U true CN204613140U (zh) | 2015-09-02 |
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| CN201520348603.0U Active CN204613140U (zh) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 用于云雾液态水含量的测量装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN204613140U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106706561A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-24 | 太原航空仪表有限公司 | 一种测量云中含水量的方法 |
| CN113899784A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-01-07 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾水含量测量方法 |
| CN113899663A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-01-07 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾mvd测量方法 |
| CN114689373A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-01 | 潍坊爱普环保设备有限公司 | 智能云雾采样器 |
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2015
- 2015-05-27 CN CN201520348603.0U patent/CN204613140U/zh active Active
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