CN218774935U - 一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，包括龙门架框、接头组件、石英玻璃面板、流道板和加热背板，所述龙门架框的个数为两个，两个龙门架框前后对应，且两个龙门架框之间设有石英玻璃面板、流道板和加热背板，石英玻璃面板、流道板和加热背板从前到后依次排布，所述加热背板由两个板一和板二粘贴组成，且两个板一和板二之间设有S型结构的加热丝，流道板上设有通槽，该靶标造价低廉，且具有许多被动控制湍流靶标的技术特征，虽然使用电力但不采用比较复杂的传动、转动机构，使得进入靶标激光扫描辐照区域内的悬浊液/混悬液物料流体的流场能够尽量呈现为湍流的流态。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光破壁植物孢子技术领域，具体为一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标。
背景技术
所有基于激光破壁植物孢子的各种工艺之最终目的就是为了尽量减低激光的光能对植物孢子和花粉孢子内含物的碳化破坏作用、同时提高孢子的破壁率和破壁效率；为达此目的，就必须解决如何使被激光辐照靶标内的物料流场呈现出湍流的流场,使得物料内的孢子能够快速置换这个技术问题。
在水幕法工艺激光破壁孢子生产线的一个工位内，通常布置有多个光能接受器以及相应匹配的多台激光器；光能接受器的重要组件、薄扁平形的空心玻璃靶标是激光辐照的对象，由植物孢子和纯水组成的牛顿流体形态的悬浊液物料以水幕墙形态流动通过靶标时，激光扫描靶标预先设置的区域，使得在扫描区域内完成激光的光能转换为热能烧灼孢子壁壳、即完成孢子破壁。
激光器的瑞利效应决定了靶标的扫描区域是一个比较狭窄的空心流体通道，在如此狭窄的靶标内如何产生湍流的流场，时下分为二条技术路线。其一是“被动控制湍流靶标”；其二是“主动控制湍流靶标”。
被动控制湍流靶标是按照经典物理学湍流产生原理，即通过增加流体挡板或增加流体边界的障碍物来改变流体流道的方向、从而引起旋涡得以在靶标内形成湍流；采用被动控制湍流靶标的光能接受器结构简单；成本低廉；不涉及到电力驱动的转动部件，故障率几乎为零。但这种流动控制是预先设计的，当流场实际情况偏离设计状态时，就无法达到预设的控制湍流效果。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，造价低廉，该靶标具有许多被动控制湍流靶标的技术特征，虽然使用电力但不采用比较复杂的传动、转动机构，使得进入靶标激光扫描辐照区域内的悬浊液/混悬液物料流体的流场能够尽量呈现为湍流的流态，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，包括龙门架框、接头组件、石英玻璃面板、流道板和加热背板，所述龙门架框的个数为两个，两个龙门架框前后对应，且两个龙门架框之间设有石英玻璃面板、流道板和加热背板，石英玻璃面板、流道板和加热背板从前到后依次排布，所述加热背板由两个板一和板二粘贴组成，且两个板一和板二之间设有S型结构的加热丝，流道板上设有通槽，且流道板与加热背板和石英玻璃面板之间通过粘贴的方式连接，加热背板和石英玻璃面板将流道板内部形成流道，所述加热背板上设有进料口、出料口和排气孔，进料口、出料口和排气孔上均设有接头组件。
进一步的，所述流道板与加热背板和石英玻璃面板之间设有硅胶垫片，硅胶垫片结构与流道板的结构相通。
进一步的，所述接头组件包括连接管体，连接管体的外侧设有连接挡片，且连接管体靠近加热背板的一端通过螺纹连接的方式连接有固定螺片，且加热背板上的板一上设有与固定螺片对应的凹槽，且连接管体的另一端设有宝塔接头。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：对流传热遵循牛顿冷却定律，理论上只要二层流体存在温差就可以换热，温差的高低决定了换热效率。本发明的温差控制技术不但使得物料无相态变化，而且在狭窄的两平板间、即加热背板和面板之间，滞流内层的厚度取决于流道板的厚度，因流道板比较薄，使得滞流内层热阻很小，对流传热的效率相对高，容易在靶标内实现湍流的流场，温差主动控制湍流靶标的设计方法，使得进入靶标的物料经对流传热后能够呈现为湍流流态而不是完全的层流流态，让物料内更多的孢子接受激光辐照而减轻部分孢子被过度辐照出现的碳化现象，光能接受器按照被动湍流靶标的组合方法使得清洗靶区较为容易，通过简单的拆卸组合即可清洗和更换靶区组件，选用的零部件造价便宜，现代电子技术使得恒温控制比较容易，而且很容易实现远程控制，在激光器出光的加工过程中可实现无人值守的现场。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型流道板结构示意图；
图3为本实用新型接头组件结构示意图
图4为本实用新型加热背板结构示意图。
图中：1龙门架框、2进料口、3流道、4接头组件、41固定螺片、42连接管体、43连接挡片、44宝塔接头、5出料口、6排气孔、7石英玻璃面板、8流道板、9加热背板、91板一、92加热丝、93板二。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，包括龙门架框1、接头组件4、石英玻璃面板7、流道板8和加热背板9，龙门架框1的个数为两个，两个龙门架框1前后对应，且两个龙门架框1之间设有石英玻璃面板7、流道板8和加热背板9，石英玻璃面板7、流道板8和加热背板9从前到后依次排布，加热背板9由两个板一91和板二93粘贴组成，且两个板一91和板二93之间设有S型结构的加热丝92，采用价格相对低廉的二块薄矩形无毒耐热玻璃板之间夹加热丝92的工艺方法，加热丝92采用电阻率较高的铁铬镍或铁铬铝材质，加热丝92为细扁平型，流道板8上设有通槽，且流道板8与加热背板9和石英玻璃面板7之间通过粘贴的方式连接，加热背板9和石英玻璃面板7将流道板8内部形成流道3，加热背板9上设有进料口2、出料口5和排气孔6，进料口2、出料口5和排气孔6上均设有接头组件4，流道板8与加热背板9和石英玻璃面板7之间设有硅胶垫片，硅胶垫片结构与流道板8的结构相通，接头组件4包括连接管体42，连接管体42的外侧设有连接挡片43，且连接管体42靠近加热背板9的一端通过螺纹连接的方式连接有固定螺片41，且加热背板9上的板一91上设有与固定螺片41对应的凹槽，且连接管体42的另一端设有宝塔接头44，对流传热遵循牛顿冷却定律，理论上只要二层流体存在温差就可以换热，温差的高低决定了换热效率；本发明的温差控制技术不但使得物料无相态变化，而且在狭窄的两平板间、即加热背板和面板之间，滞流内层的厚度取决于流道板的厚度，因流道板比较薄，使得滞流内层热阻很小，对流传热的效率相对高，容易在靶标内实现湍流的流场，温差主动控制湍流靶标的设计方法，使得进入靶标的物料经对流传热后能够呈现为湍流流态而不是完全的层流流态，让物料内更多的孢子接受激光辐照而减轻部分孢子被过度辐照出现的碳化现象，光能接受器按照被动湍流靶标的组合方法使得清洗靶区较为容易，通过简单的拆卸组合即可清洗和更换靶区组件，选用的零部件造价便宜，现代电子技术使得恒温控制比较容易，而且很容易实现远程控制，在激光器出光的加工过程中可实现无人值守的现场，该基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，造价低廉，该靶标具有许多被动控制湍流靶标的技术特征，虽然使用电力但不采用比较复杂的传动、转动机构，使得进入靶标激光扫描辐照区域内的悬浊液/混悬液物料流体的流场能够尽量呈现为湍流的流态。
在使用时：通过进料口2上的接头组件4与外部水泵连接，通过水泵将液体抽取到流道板8的流道3内部，加热背板9将热量传热给流体，再由热流体传递给冷流体，由流体力学可知，流体流经固体壁面时，在靠近加热背板9壁面处总有一薄层流体顺着壁面做层流流动、即层流底层，如果固体壁面靶标的玻璃背板具有一定的温度，靶标的石英玻璃面板7和加热背板9这两块玻璃平板间的流体受加热背板9加热达到一定程度，将会形成流态失稳，猝发许多小尺度的对流，石英玻璃面板7和加热背板9间的温差继续加大，就会形成充分发展的湍流，这一类湍流称热湍流或对流湍流；
加热背板9是纯二氧化硅玻璃板，二氧化硅玻璃板通常软化点为600℃左右，软化点可达1,730℃，本发明的加热背板9恒温控制在80℃以下，该设定温度可保证普通纯硅玻璃不会被软化和避免物料内纳米级的孢子内含物质不被汽化，采用价格相对低廉的二块薄无毒耐热玻璃板之间夹加热丝92的工艺方法，加热丝92采用电阻率较高的铁铬镍或铁铬铝材质，加热丝92为细扁平型，根据现场初始温度和加热背板9的预设控制温度，可以计算出需电阻丝发出的热量为：Q=CM(t2-t1)，C为该电阻丝的比热容，M为电阻丝的质量，t2为终温，t1为初温，根据焦耳-楞次定律Q=I2Rt=Pt，可以求得该电阻丝的功率P=Q/t，t为通电时间，Q为发热量。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，包括龙门架框（1）、接头组件（4）、石英玻璃面板（7）、流道板（8）和加热背板（9），其特征在于：所述龙门架框（1）的个数为两个，两个龙门架框（1）前后对应，且两个龙门架框（1）之间设有石英玻璃面板（7）、流道板（8）和加热背板（9），石英玻璃面板（7）、流道板（8）和加热背板（9）从前到后依次排布，所述加热背板（9）由两个板一（91）和板二（93）粘贴组成，且两个板一（91）和板二（93）之间设有S型结构的加热丝（92），流道板（8）上设有通槽，且流道板（8）与加热背板（9）和石英玻璃面板（7）之间通过粘贴的方式连接，加热背板（9）和石英玻璃面板（7）将流道板（8）内部形成流道（3），所述加热背板（9）上设有进料口（2）、出料口（5）和排气孔（6），进料口（2）、出料口（5）和排气孔（6）上均设有接头组件（4）。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，其特征在于：所述流道板（8）与加热背板（9）和石英玻璃面板（7）之间设有硅胶垫片，硅胶垫片结构与流道板（8）的结构相通。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光破壁植物孢子的温差主动控制湍流靶标，其特征在于：所述接头组件（4）包括连接管体（42），连接管体（42）的外侧设有连接挡片（43），且连接管体（42）靠近加热背板（9）的一端通过螺纹连接的方式连接有固定螺片（41），且加热背板（9）上的板一（91）上设有与固定螺片（41）对应的凹槽，且连接管体（42）的另一端设有宝塔接头（44）。
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