[发明专利]一种高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置，包括可视反应釜、注射装置、支撑和锁紧装置、拍照与数据处理装置，其特征在于，

可视反应釜包括金属视窗压力腔（11）、气液接头A（12）、气液接头B（13）、排放阀（14）、加热带和保温套（15）和测温探头（16）；金属视窗压力腔为圆柱状筒体，包括压力室筒体（111）和耐高压玻璃（112），压力室筒体（111）两端有卡槽放入圆形耐高压玻璃（112），两者之间固定和密封，压住圆形耐高压玻璃（112）的端盖上有圆形孔使两端可透过光线；压力室筒体（111）侧壁上开有两个成90°的进出孔；用气液接头A（12）连接进出孔A（117）与气瓶或注液泵向压力室筒体内注入环境气体或液体，用气液接头B（13）连接进出孔B（118）与三通，三通的一路连接排放阀（14）；另一路连接真空泵，压力室筒体外壁包裹加热带和保温套（15），压力室筒体底部插入测温探头（16）；

注射装置包括注射细管（21）、压力传感器（22），压力室筒体侧壁在两个进出孔之间开有穿壁管孔，将注射细管（21）从穿壁管孔中插入到压力室中，用于注射液体或气体形成液滴或气泡，注射细管的外径在0.5至2.0mm范围，注射细管插入压力室的深度自由调节，注射细管插入到筒体内与压力室筒体密封，注射细管另一端连接三通，三通的一端连接注液泵或气瓶，另一端连接压力传感器（22）监测注入压力；

支撑和锁紧装置包括底座（311）、支撑架（312）和锁紧螺栓（313），可视反应釜在支撑架上旋转，并用锁紧螺栓固定位置，将注射细管翻转到压力室底部后进行鼓泡法测量；

拍照与数据处理装置，包括CCD照相机（41）、背光源（42）和数据处理计算机（43）。

2.如权利要求1所述的高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置，其特征在于：所述注射细管（21）为2mm或1.6mm外径的不锈钢管，与压力室筒体（111）采用的密封方式为可调节卡套密封。

3.如权利要求1或2所述的高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置，其特征在于：所述耐高压玻璃（112）为厚度大于15mm的高透光石英玻璃。

4.权利要求1或2所述的高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置进行界面张力测量的方法，其特征在于包括以下步骤：

注射细管位置调整步骤，松开可调节卡套，调节注射细管（21）插入压力室筒体（111）的深度，打开背光源（42）和CCD照相机（41），通过CCD观察使细管的出口端面处在CCD照相机的视窗中心，锁紧可调节卡套；

实验方法切换步骤，根据采用悬滴或鼓泡法测量，在支撑和锁紧装置（31）上旋转金属视窗压力腔（11），采用悬滴法时将注射细管（21）旋转至上方与水平面垂直位置，采用鼓泡法时将注射细管（21）旋转至下方与水平面垂直位置，并用锁紧螺栓（313）将金属视窗压力室（11）固定；

形成高压环境步骤，关闭排放阀（14），用真空泵对压力室抽真空，打开气瓶或注液泵的阀门，向压力室内充入环境气体或液体达到实验压力，开启加热带和保温套（15）给环境气体或液体加热至实验温度；

注射步骤，用注液泵或气瓶通过调节精密针阀注入液滴或气泡，通过注射细管（21）在环境气体或液体中形成大小合适的悬滴或气泡，注射细管（21）和针阀之间有单向阀防止环境气体或液体回流；

拍照和计算步骤，通过CCD照相机（41）观察液滴或气泡的形状、大小，根据注射细管（21）外径尺寸，设置CCD照相机（41）的拍照比例参数，拍摄液滴或气泡的静态照片，计算液滴或气泡的实际尺寸参数，辅以气液两相的密度差计算界面张力。

5.权利要求3所述的一种高压下悬滴或鼓泡法界面张力测量装置进行界面张力测量的方法，其特征在于包括以下步骤：

注射细管位置调整步骤，松开可调节卡套，调节注射细管（21）插入压力室筒体（111）的深度，打开背光源（42）和CCD照相机（41），通过CCD观察使注射细管的出口端面处在CCD照相机的视窗中心，锁紧可调节卡套；

实验方法切换步骤，根据采用悬滴或鼓泡法测量，在支撑和锁紧装置（31）上旋转金属视窗压力腔（11），采用悬滴法时将注射细管（21）旋转至上方与水平面垂直位置，采用鼓泡法时将注射细管（21）旋转至下方与水平面垂直位置，并用锁紧螺栓（313）将金属视窗压力腔（11）固定；

形成高压环境步骤，关闭排放阀（14），用真空泵对金属视窗压力腔（11）抽真空，打开气瓶或注液泵的阀门，向压力室内充入环境气体或液体达到实验压力，开启加热带和保温套（15）给环境气体或液体加热至实验温度；

注射步骤，用注液泵或气瓶通过调节精密针阀注入液滴或气泡，通过注射细管（21）在环境气体或液体中形成大小合适的悬滴或气泡，注射细管和针阀之间有单向阀防止环境气体或液体回流；

拍照和计算步骤，通过CCD照相机（41）观察液滴或气泡的形状、大小，根据注射细管（21）外径尺寸，设置CCD照相机（41）的拍照比例参数，拍摄液滴或气泡的静态照片，计算液滴或气泡的实际尺寸参数，辅以气液两相的密度差计算界面张力。