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乙醇酒精系列的碰撞機制

來源: 發(fā)布時間:2024-12-24

(論文部分內容摘抄)


本工作的重點是調查的二元液滴碰撞的系列醇(酒精)。這些醇具有有趣的表面張力與粘度比,其碰撞行為與聚合物溶液類似。在噴霧干燥過程中,由于溶劑的蒸發(fā)和固體含量的增加,液滴的物種數(shù)據(jù)(如粘度、密度和表面張力)會發(fā)生明顯的變化。雖然粘度和密度總是增加,但表面張力可以增加(如醇、糖)或減少。隨著固體含量的增加,使用不同的固體含量(聚合物溶液)或不同的碳原子數(shù),可以得到一個干燥液滴的模型系統(tǒng)。因此,醇的變異會對碰撞產生很大影響。其他參數(shù),如環(huán)境壓力/氣體,直徑比,溫度等保持恒定,以便完全可視化粘度/表面張力對碰撞結果的影響。


實驗設置:

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在實驗中,使用了兩個壓電發(fā)電機來創(chuàng)建一個近單分散液滴鏈。為了改變相對速度,鏈角已經改變。通過在噴嘴發(fā)電機上施加頻率偏移來修改碰撞參數(shù)。由于實驗限制,目前無法實現(xiàn)更高或更低速度。這些相對速度通常是在噴霧干燥器中預期的。照明通過使用兩個LED陣列的背光來實現(xiàn),由20個LED陣列和300個LED陣列組成。陣列的尺寸為20x20mm和200x200 mm,其中較大的陣列映射碰撞平面。碰撞事件由兩臺垂直和水平放置于碰撞平面上的CCD 相機進行觀測。


垂直對齊的 CCD 相機是一臺德國Excelitas PCO 公司的高速相機(pco.dimax型號),它以每秒6000 幀的幀率記錄碰撞過程的時間演變,因此每個液滴碰撞都可以精確地分配到相應的碰撞階段。水平對齊的雙圖像德國Excelitas PCO 公司的CCD相機(pco.dicam型號)可以監(jiān)測噴嘴的正確對齊,以確保發(fā)生斜向中心碰撞。


跟蹤飛沫:


在粒子跟蹤之前,必須準備原始圖像以檢測液滴輪廓,這通過在圖像上應用梯度濾波器和二值濾波器來完成。隨后,檢測輪的尖銳邊緣,并將其轉換為圖像中的位置。通過輪廓點的位置,可以計算出液滴中心,將其與隨后的兩幅圖像進行比較,從而得出液滴的速度。此外,還確定了初始液滴和可能碎裂液滴的面積等效尺寸。


為了確定撞擊點,實驗者實施了液滴跟蹤方法。在此,擴展的PTV(粒子跟蹤測速)準則被應用于彌合一個液滴的兩個圖像之間的小間隙。所有參數(shù)如相對速度、撞擊角、液滴大小等??梢杂迷摲椒ù_定。


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顯示了不同酒精的液滴碰撞結果即B=f(We-number);a)乙醇,b)丙醇

(藍色菱形:彈跳,綠色三角形:拉伸分離,紅色正方形:聚結,綠色三角形的下區(qū)域:反射分離;橙色緊湊型線路)


使用兩個壓電液滴發(fā)生器,產生兩個大小幾乎相同的液滴流,實驗研究了一系列不同鏈長的醇的液滴碰撞結果。垂直于碰撞平面的 CCD高速攝像機記錄了碰撞過程的時間演化。平行于碰撞平面的雙圖像 CCD相機可以確保液滴的碰撞發(fā)生在同一平面上。通過兩個 LED 陣列實現(xiàn)對碰撞場景的照明,產生碰撞液滴和產物液滴的陰影圖像。應用圖像處理程序和液滴跟蹤方法構建碰撞圖(B-We圖)的相關碰撞特性進行了評估。


廣州市元奧儀器有限公司在目前的實驗中,所有典型的碰撞情況,即彈跳,合并,拉伸分離和反射分離進行了觀察此外,已發(fā)現(xiàn)飛濺的乙醇液滴的碰撞。自反分離區(qū)域向更高的We-數(shù)的轉移被發(fā)現(xiàn)為增加碳鏈長度,從而提高流體粘性。


德國 Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機,具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點,將高速實驗過程完美記錄,為實驗提供強而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。


廣州市元奧儀器有限公司作為德國/ Excelitas PCO 公司高速相機在中國的代理商之一,為客戶提供各種成像系統(tǒng)解決方案,如對相關產品感到興趣,歡迎隨時聯(lián)系交流!


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