[发明专利]一种研究带电颗粒与火焰相互作用的实验装置

摘要

本发明提出的一种研究带电颗粒与火焰相互作用的实验装置，能够定量测量单个带电颗粒在火焰作用下的荷质比变化，为研究火焰电离特性以及电化水雾灭火机理提供了简单易行的实验方法和实验装置，成本低而且精度高。包括由高到低依次布置的带电颗粒发生器、前端荷质比测量通道、带有中心通道的模型火焰系统、后端荷质比测量通道；所述带电颗粒发生器产生的带电颗粒在所述模型火焰系统产生的火焰上方经中心通道自由滴落穿过火焰区，通过所述前端荷质比测量通道和后端荷质比测量通道分别测量带电颗粒穿过火焰前后的荷质比，从而获得在火焰作用下带电颗粒荷质比的定量变化。 1

主权项

1.一种研究带电颗粒与火焰相互作用的实验装置，其特征在于，包括：由高到低依次布置的带电颗粒发生器、前端荷质比测量通道、带有中心通道的模型火焰系统、后端荷质比测量通道；所述带电颗粒发生器产生的带电颗粒在所述模型火焰系统产生的火焰上方经中心通道自由滴落穿过火焰区，通过所述前端荷质比测量通道和后端荷质比测量通道分别测量带电颗粒穿过火焰前后的荷质比，从而获得在火焰作用下带电颗粒荷质比的定量变化。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述带电颗粒发生器出口中心轴线、前端荷质比测量通道通道中心轴线、后端荷质比测量通道通道中心轴线在竖直方向上与所述模型火焰系统的中心通道按照一定的同轴度要求设置。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述带电颗粒发生器为带电液滴发生器，包括可以调节流量的注射泵、与注射泵连接的可更换不同直径的毛细喷嘴、以及产生电场强度可调的静电场的装置，所述静电场基于静电感应原理，将经过注射泵挤压由毛细喷嘴形成的液滴感应为满足实验条件的带电液滴。

4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于，所述产生电场强度可调的静电场的装置包括圆环电极以及与圆环电极连接的直流高压电源，所述圆环电极的中心轴线与所述模型火焰系统的中心通道相重合；所述毛细喷嘴竖直设置于圆环电极的中心轴线上。

5.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述前端/后端荷质比测量通道包括提供水平方向匀强电场的平板电极、用以记录带电颗粒运动轨迹的装置；所述平板电极的竖直中心轴线与所述模型火焰系统的中心通道相重合。

6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述记录带电颗粒运动轨迹的装置包括高速相机和光源组成的高速摄影装置；所述高速相机与光源保持垂直，且处于同一水平高度，使光源产生光束垂直进入高速相机镜头。

7.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述模型火焰系统包括燃料贮存室、燃料调节器和点火器，所述燃料贮存室为圆筒状，其竖直中心轴线上具有中心通道，所述中心通道面积不超过火焰水平投影面积的10％。

8.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述带电颗粒发生器、前端荷质比测量通道、模型火焰系统、后端荷质比测量通道之间的垂直距离根据实验需要可以进行调节。

9.根据权利要求1至8之一所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括计算机，所述计算机分别连接带电颗粒发生器、模型火焰系统和前端/后端荷质比测量通道，用于控制带电颗粒的产生、火焰稳定以及测量数据的采集和处理。

10.根据权利要求9所述的实验装置，其特征在于，所述计算机分别连接带电液滴发生器的注射泵、模型火焰系统的燃料调节器以及前端/后端荷质比测量通道的高速相机。