[发明专利]一种高温熔融微液滴碰撞装置及方法

摘要

本发明公开了一种高温熔融微液滴碰撞装置及方法；利用高频感应加热器作为热源，对双腔石墨坩埚进行感应加热，以热传导形式快速熔化双腔石墨坩埚内的金属形成金属熔融液。采用气压驱动法，将两个石墨腔内的金属熔融液从其侧端喷嘴射出；通过控制电磁阀和驱动气压生成两个不同粒径和速度的熔融液滴，通过改变喷嘴方向实现不同角度的液滴碰撞，整个碰撞过程采用高速摄影仪拍摄。熔融金属液滴碰撞的粒径、速度、角度、温度和环境压力均可调节；双腔石墨坩埚结构简单、加工方便，有利于分别控制液滴生成；采用感应加热器和高压气瓶模拟固体火箭发动机内的高温高压环境，实现不同角度的液滴碰撞，降低了实验成本，且装置可重复使用。

主权项

1.一种高温熔融微液滴碰撞装置，其特征在于:包括高压气瓶、计算机、电磁感应加热器、真空泵、密闭容器、高速摄影仪、水冷式冷凝管、热电偶、双腔石墨坩埚，所述密闭容器为上下两部份扣合连接的中空长方体，密闭容器连接法兰部位装有密封圈，密闭容器顶部中间有通孔，用于安装双腔石墨坩埚，密闭容器顶部位于中间通孔两侧分别连接有进气手阀、第三压力传感器和排气手阀，密闭容器侧壁下部设有抽真空口与真空泵相连通，真空泵位于密闭容器旁侧，高速摄影仪位于密闭容器另一侧，且与密闭容器侧壁上的透明窗相对；高压气瓶与密闭容器通过气体管路连接，气体管路上分别连接有密闭容器减压阀、第一进气电磁阀、第二进气电磁阀、第二排气电磁阀、第一排气电磁阀，并通过计算机控制；高压气瓶供气作为生成金属熔融液滴的驱动气和用于模拟液滴碰撞的环境压强；第二压力传感器、第一压力传感器、第三压力传感器、热电偶和高速摄影仪的数据和信号传输至计算机；所述双腔石墨坩埚通过坩埚安装支架固定在密闭容器内顶部通孔处，坩埚盖板位于密闭容器上部，坩埚安装支架与坩埚盖板通过紧固螺栓固连，且坩埚盖板与密闭容器上部通孔处加装石墨密封圈；热电偶位于双腔石墨坩埚的上部；感应加热器铜管嵌套在双腔石墨坩埚外部并与电磁感应加热器连接，感应加热器铜管与密闭容器采用耐高温胶密封，电磁感应加热器通过感应加热器铜管对石墨坩埚加热，同时控制水冷式冷凝管循环冷却；所述双腔石墨坩埚底部为两个半圆腔结构，两个半圆腔结构相对的侧壁上分别设有一个喷嘴，且两个喷嘴轴线位于同一水平面，对应角度可调。