[实用新型]一种过冷大水滴生成装置

说明书

一种过冷大水滴生成装置，该装置包括风机系统、制冷系统、风道系统、液滴推进装置和换热管；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴内置于风道系统中；所述的液滴推进装置中设置软管与风道系统连接。本装置通过液滴推进装置将去离子水注射至换热管中，接着对制冷系统中的调整喷雾阀的开度来控制液氮的释放量，当液氮与空气在分风道中充分混合继而对换热管中的去离子水进行降温，生成过冷大水滴，通过本装置可缩短过冷大水滴的生成的时间，继而可进行开展后续相关的过冷大水滴的结冰特性研究和防除冰试验研究。

技术领域

本实用新型属于过冷水制备技术领域，具体涉及一种过冷大水滴生成装置。

背景技术

自然界中，结冰现象无处不在，特殊情况下或特殊区域冰锥积累将带来十分严重的危害，飞机结冰所造成的飞行安全事故屡有发生。如今全球航空业的迅猛发展意味着越来越多的飞机将面临全球多样化气候的挑战。特别是在容易发生自然结冰的寒冷气候区域，空气中存在着许多低于冰点的小水滴，一旦飞机在结冰云层中飞行，就会使这些处于亚稳态的过冷水滴在接触表面迅速转变成为稳定状态的冰。飞机及发动机部件的迎风面都有可能发生结冰现象，结冰的部位包括飞机的机翼、风挡玻璃、旋翼、尾桨、发动机进气装置(进气道、防砂尘整流罩，防砂分离器，进口导流叶片等)、仪器传感头等。

近年来飞机结冰问题日益受到关注，云层中存在过冷大水滴(直径大于50μm的过冷水滴)引发的结冰造成的后果更加严重。过冷大水滴具有较大的水滴平均直径,较高的液态水含量等特征。过冷大水滴具备的这些特征使其发生变形、破碎和飞溅等动力学行为，撞击结冰过程中同时伴随着非稳态的传热结冰行为。这些因素耦合在一起，使过冷大水滴绕过机翼前缘和发动机部件的防除冰装置撞击在靠后的位置结冰，异常形成的冰脊使防除冰装置失效，飞机的气动性能急剧下降，极大威胁飞行安全。研究过冷大水滴对撞击结冰过程的影响有利于科研工作者更清晰地认知过冷大水滴结冰问题，完善过冷大水滴撞击结冰机理，建立更准确的非稳态传热结冰数学模型，并用来指导后续的飞机结冰防除冰装置设计，提高飞机在复杂结冰气候条件下飞行的安全性。因此，急需要开发一整套用于研究过冷大水滴结冰机理的平台(包括过冷大水滴生成装置、调控系统、检测系统、数据处理分析等)，以支持科研人员过冷大水滴结冰机理研究工作的开展和深入。

领域内现有的过冷大水滴生成系统(装置)通常使用换热器对气流进行冷却，然后冷却的气流对去离子水进行降温，但其生成过冷大水滴花费的时间太长，严重影响实验效率和研究活动进程。

实用新型内容

为克服现有技术上的不足，为此，本申请的目的在于提供一种过冷大水滴生成装置，以用于生成过冷大水滴，可缩短过冷大水滴的生成的时间，从而提高实验效率。

为实现上述目的，本实用新型采用一种过冷大水滴生成装置，该装置包括风机系统、制冷系统、风道系统、液滴推进装置和换热管；其中，所述的风机系统的出风口连接于风道系统的进口处；所述的制冷系统中设置的喷雾嘴内置于风道系统中；所述的液滴推进装置中设置软管与风道系统中设置的换热管连接。

进一步地，所述的风机系统包括支架和风机，其中，所述的风机底座由支架固定于建筑结构上。

进一步地，所述的风道系统包括第一蜂窝器、第二蜂窝器、阻尼网和风道，其中，所述的风道内部从进风口至出风口方向依次布置第一蜂窝器、第二蜂窝器、阻尼网、风道和换热管，使得风机产生的气流能在第一蜂窝器和第二蜂窝器之间形成稳定均衡的气流，在经过阻尼网后达到最佳降温效果。

进一步地，所述的液滴推进装置包括注射泵、注射器和软管，其中，所述注射器柱内存储去离子液态水，所述的注射泵上安装注射器用于驱动注射动作，注射器出口通过软管与风管工作区内的换热管顶部入口形成密闭接口。

进一步地，所述的制冷系统包括液氮储罐、喷雾嘴、喷雾阀、液氮输送管，其中，所述喷雾嘴位于风道的混合区，所述液氮储罐位于风道外，所述的液氮储罐通过液氮输送管连接于喷雾嘴，所述的液氮输送管设置喷雾阀，喷雾阀用于释放液氮开关控制。