一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法

摘要

本发明公开了一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法，属于气液雾化混合领域，供气系统和供液系统为雾化混合测试实验管路系统提供气液混合的气体和液体，以使雾化混合测试实验管路系统在雾化混合器实验管段进行雾化实验；通过多角度高速图像测试系统和粒子动态分析测试系统以及液气收集净化系统能够得管式气液雾化混合器到初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布、雾化效率的性能，本申请的装置能够全面方便的得到管式气液雾化混合器的混合性能。

权利要求

1.一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置，其特征在于，包括：用于进行气液混合的雾化混合测试实验管路系统，用于为所述雾化混合测试实验管路系统提供气体的供气系统，用于为所述雾化混合测试实验管路系统提供液体的供液系统，用于拍摄所述雾化混合测试实验管路系统内气液混合情况的多角度高速图像测试系统，用于测量所述雾化混合测试实验管路系统内气液混合数据的粒子动态分析测试系统以及液气收集净化系统；

所述雾化混合测试实验管路系统包括：沿所述供气系统提供的气体流动方向依次连接的三通视窗、气体稳流器、精密压力传感器、圆变方过渡管和透明的雾化混合器实验管段；

其中，所述雾化混合器实验管段包括管体、雾化混合器实验管段入口、位于管体外部上侧的上侧雾化混合部件、位于管体内的中心雾化混合部件、位于管体外部下侧的下侧雾化混合部件、位于管体内部的测试窗以及雾化混合器实验管段出口；所述上侧雾化混合部件和所述下侧雾化混合部件可拆卸模块化设置，以便通过更换所述上侧雾化混合部件和所述下侧雾化混合部件可实现不同结构的测试；所述供气系统与所述三通视窗的一个通口连接以便于向所述雾化混合测试实验管路系统提供气体；所述供液系统向所述雾化混合器实验管段内的中心雾化混合部件处提供液体；

所述多角度高速图像测试系统包括至少两个高速摄像机，用于从不同方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态；

所述粒子动态分析测试系统设于所述雾化混合器实验管段处，用于测试所述雾化混合器实验管段截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况；

所述液气收集净化系统包括用于收集未雾化液体的未雾化液体收集槽以及用于收集气液混合气流的气体收集模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述供气系统包括沿高压气体输送方向通过高压气体管道依次连接的变频螺杆压缩机、管道气体过滤器、储气罐、管道气体减压阀、气体流量调节阀和温压补偿一体气体流量计。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述供液系统包括沿液体流动方向通过液体管道依次连接的高压气瓶、气体减压阀、压力供液罐、液体截止阀、微量液体流量计、液体流量调节阀，高压气瓶和气体减压阀。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多角度高速图像测试系统包括图像处理电脑、第一高速摄像机和第二高速摄像机，所述第一高速摄像机置于三通视窗，用于沿管路轴向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，所述第二高速摄像机置于雾化混合器实验管段的侧面，用于沿垂直管路轴向方向拍摄喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机通过数据线与图像处理电脑连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述角度高速图像测试系统还包括LED背景片光源，所述LED背景片光源设置于雾化混合器实验管段的一侧，为所述第一高速摄像机和第二高速摄像机提供背景光源。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述粒子动态分析测试系统包括粒子分析数据处理电脑、粒子动态分析仪激光探头，所述粒子动态分析仪激光探头为两个，分别置于所述雾化混合器实验管段的两侧，并通过数据线与粒子分析数据处理电脑相连。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述未雾化液体收集槽设置于所述雾化混合器实验管段的出口下方，用于收集附着在管壁未有效参与雾化的液体。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气体收集模块包括气液收集弯管、集液罐、排液阀、除雾丝网和变频轴流风机，所述气液收集弯管的入口与所述雾化混合器实验管段的出口正对，并与雾化混合器实验管段出口保持一定距离，将雾化的气液混合气流引入到集液罐，所述集液罐底部设有排液阀，收集的液体通过底部排液阀排出，在集液罐顶部的罐体内壁和气液收集弯管之间的环形空间安装除雾丝网，通过除雾丝网进一步脱除气体中携带的小液滴，集液罐顶部气体出口通过管道与变频轴流风机相连，所述变频轴流风机可通过调节电机转速来调节引风量，保证各实验条件下集液罐内为微负压状态。

9.一种管式气液雾化混合器混合性能测试方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1‑8任一项所述的装置，包括以下步骤：通过供气系统和供液系统使雾化混合测试实验管路系统进行气液混合；

通过多角度高速图像测试系统测量雾化混合器实验管段内液柱初次破碎雾化形态的图像和通过粒子动态分析测试系统获取雾化混合器实验管段测试窗区域截面上不同测点处的雾化液滴粒径、速度和浓度以及通过液气收集净化系统获取雾化混合测试实验管路系统内未雾化液体量同时通过供液系统获取测试过程中液体总量；

根据所述图像、所述雾化液粒径、速度和浓度以及所述未雾化液体量和液体总量得到所述管式气液雾化混合器的以下性能：初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布以及雾化效率。

说明书

一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及气液雾化混合技术，特别地，涉及一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置。

背景技术

[0002] 天然气脱酸、天然气脱水、二氧化碳捕集和工业废气处理等气体净化处理装置和工艺中，均普遍存在气液接触传质过程，气液接触传质速率往往是影响气体净化处理装置处理效率、处理量和装置紧凑性的关键因素。

[0003] 采用传统塔式气液接触传质设备的气体净化处理装置，由于气液在接触设备内逆流传质，气液接触面积小，气体流速受到限制，导致气液传质效率低，气液接触传质设备体积和重量大。为提高气体净化处理设备的紧凑性，实现处理设备和工艺的技术变革，研究人员提出采用气液管内并流的举措来强化接触传质过程。具体而言，待净化处理的气体在管道内高速流动，液体吸收剂注入到管内高速气流中，高速气流将注入的液体吸收剂撕裂破碎成微小的液丝和液滴，雾化后的吸收剂与高速气流在管内空间同向流动过程中充分混合吸收传质。

[0004] 目前基于此理念开发的紧凑高效的管式气液接触传质设备已经在天然气脱水、天然气脱酸和VOCs净化中得到应用，但是现有管式气液接触传质设备存在雾化效率低、气体阻力大、设计放大准则不完善等问题，仍需要对其结构进一步改进和优化。管式气液雾化混合器是管式气液接触吸收设备的关键核心部件，管式雾化混合器内气液雾化混合性能的优劣直接影响管式气液接触吸收设备的性能，研发新型的高效管式气液接触吸收设备或者优化现有的管式气液接触吸收设备均需要采用实验手段对管式雾化混合器的雾化混合性能进行综合评价。而管式气液雾化设备的气速在8～50m/s范围内，雾化过程受管内有限空间的限制，现有技术中无法满足管式气液雾化混合器雾化混合性能的测试要求。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法，以解决现有技术中无法满足管式气液雾化混合器雾化混合性能的测试要求的问题。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0007] 第一方面，

[0008] 一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置，包括：用于进行气液混合的雾化混合测试实验管路系统，用于为所述雾化器混合实验管路系统提供气体的供气系统，用于为所述雾化器混合实验管路系统提供液体的供液系统，用于拍摄所述雾化器混合实验管路系统内气液混合情况的多角度高速图像测试系统，用于测量所述雾化器混合实验管路系统内气液混合数据的粒子动态分析测试系统以及液气收集净化系统；

[0009] 所述雾化混合测试实验管路系统包括：沿所述供气系统提供的气体流动方向依次连接的三通视窗、气体稳流器、精密压力传感器、圆变方过渡管和透明的雾化混合器实验管段；其中，所述雾化混合器实验管段包括管体、雾化混合器实验管段入口、位于管体外部上侧的上侧雾化混合部件、位于管体内的中心雾化混合部件、位于管体外部下侧的下侧雾化混合部件、位于管体内部的测试窗以及雾化混合器实验管段出口；所述供气系统与所述三通视窗的一个通口连接以便于向所述雾化混合测试实验管路系统提供气体；所述供液系统向所述雾化混合器实验管段内的中心雾化混合部件处提供液体；

[0010] 所述多角度高速图像测试系统包括至少两个高速摄像机，用于从不同方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态；

[0011] 所述粒子动态分析测试系统设于所述雾化混合器实验管段处，用于测试所述雾化混合器实验管段截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况；

[0012] 所述液气收集净化系统包括用于收集未雾化液体的未雾化液体收集槽以及用于收集气液混合气流的气体收集模块。

[0013] 进一步地，所述供气系统包括沿高压气体输送方向通过高压气体管道依次连接的变频螺杆压缩机、管道气体过滤器、储气罐、管道气体减压阀、气体流量调节阀和温压补偿一体气体流量计。

[0014] 进一步地，所述供液系统包括沿液体流动方向通过液体管道依次连接的高压气瓶、气体减压阀、压力供液罐、液体截止阀、微量液体流量计、液体流量调节阀，高压气瓶和气体减压阀。

[0015] 进一步地，所述多角度高速图像测试系统包括图像处理电脑、第一高速摄像机和第二高速摄像机，所述第一高速摄像机置于三通视窗，用于沿管路轴向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，所述第二高速摄像机置于雾化混合器实验管段的侧面，用于沿垂直管路轴向方向拍摄喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机通过数据线与图像处理电脑连接。

[0016] 进一步地，所述角度高速图像测试系统还包括LED背景片光源，所述LED背景片光源设置于雾化混合器实验管段的一侧，为所述第一高速摄像机和第二高速摄像机提供背景光源。

[0017] 进一步地，所述角度高速图像测试系统还包括LED背景片光源，所述LED背景片光源设置于雾化混合器实验管段的一侧，为所述第一高速摄像机和第二高速摄像机提供背景光源。

[0018] 进一步地，所述未雾化液体收集槽设置于所述雾化混合器实验管段的出口下方，用于收集附着在管壁未有效参与雾化的液体。

[0019] 进一步地，所述气体收集模块包括气液收集弯管、集液罐、排液阀、除雾丝网和变频轴流风机，所述气液收集弯管的入口与所述雾化混合器实验管段的出口正对，并与雾化混合器实验管段出口保持一定距离，将雾化的气液混合气流引入到集液罐，所述集液罐底部设有排液阀，收集的液体通过底部排液阀排出，在集液罐顶部的罐体内壁和气液收集弯管之间的环形空间安装除雾丝网，通过除雾丝网进一步脱除气体中携带的小液滴，集液罐顶部气体出口通过管道与变频轴流风机相连，所述变频轴流风机可通过调节电机转速来调节引风量，保证各实验条件下集液罐内为微负压状态。

[0020] 第二方面，一种管式气液雾化混合器混合性能测试方法，所述方法应用于如上述技术方案中任一项所述的装置，包括以下步骤：

[0021] 通过供气系统和供液系统使雾化混合测试实验管路系统进行气液混合；

[0022] 通过多角度高速图像测试系统测量雾化混合器实验管段内液柱初次破碎雾化形态的图像和通过粒子动态分析测试系统获取雾化混合器实验管段测试窗区域截面上不同测点处的雾化液滴粒径、速度和浓度以及通过液气收集净化系统获取雾化混合测试实验管路系统内未雾化液体量同时通过供液系统获取测试过程中液体总量；

[0023] 根据所述图像、所述雾化液粒径、速度和浓度以及所述未雾化液体量和液体总量得到所述管式气液雾化混合器的以下性能：初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布以及雾化效率。

[0024] 本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

[0025] 本申请技术方案提供的一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法，供气系统和供液系统为雾化混合测试实验管路系统提供气液混合的气体和液体，以使雾化混合测试实验管路系统在雾化混合器实验管段进行雾化实验；多角度高速图像测试系统从不同方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态；粒子动态分析测试系统测试所述雾化混合器实验管段截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况；液气收集净化系统包收集未雾化液体以及收集气液混合气流；通过多角度高速图像测试系统和粒子动态分析测试系统以及液气收集净化系统能够得管式气液雾化混合器到初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布、雾化效率的性能，本申请的装置能够全面方便的得到管式气液雾化混合器的混合性能。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1是本发明实施例提供的一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置结构框图；

[0028] 图2是本发明实施例提供的一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置具体结构示意图；

[0029] 图3是本发明实施例提供的一种雾化混合器实验管段结构示意图；

[0030] 图4是本发明实施例提供的一种三通视窗结构示意图；

[0031] 图5是本发明实施例提供的一种测试窗上测试的布置方案；

[0032] 其中，

[0033] 1‑变频螺杆压缩机，2‑管道气体过滤器，3‑储气罐，4‑管道气体减压阀，5‑气体流量调节阀，6‑稳压补偿一体气体流量计，7‑高速摄像机，8‑视窗三通，9‑气体稳流器，10‑精密压力传感器，11‑圆变方过渡管，12‑管式气液雾化混合器实验管段，13‑LED背景片光源，14‑图像处理电脑，15‑高速摄像机，16‑未雾化液体收集槽，17‑粒子动态分析仪激光探头，
18‑粒子分析数据处理电脑，19‑高压气瓶，20‑气体减压阀，21‑压力供液管，22‑液体截止阀，23‑微量液体流量计，24‑液体流量调节阀，25‑液体收集弯管，26‑排液阀，27‑集液罐，
28‑除雾丝网，29‑变频轴流风机，30‑测试实验管段入口，31‑上侧雾化混合部件，32‑中心雾化混合部件，33‑下侧雾化混合部件，34‑测试窗，35测试实验段出口，36‑三通视窗管件，37‑视窗端盖，38‑视窗玻璃，39‑密封圈，110‑雾化混合测试实验管路系统，120‑供气系统，130‑供液系统，140‑多角度高速图像测试系统，150‑粒子动态分析测试系统，160‑液气收集净化系统。

具体实施方式

[0034] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

[0035] 参照图1，本发明实施例提供一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置，包括：用于进行气液混合的雾化混合测试实验管路系统110，用于为雾化器混合实验管路系统提供气体的供气系统120，用于为雾化器混合实验管路系统提供液体的供液系统130，用于拍摄雾化器混合实验管路系统内气液混合情况的多角度高速图像测试系统140，用于测量雾化器混合实验管路系统内气液混合数据的粒子动态分析测试系统150以及液气收集净化系统160；

[0036] 如图2所示，雾化混合测试实验管路系统包括：沿供气系统提供的气体流动方向依次连接的三通视窗、气体稳流器、精密压力传感器、圆变方过渡管和透明的雾化混合器实验管段；其中，雾化混合器实验管段如图3所示，包括管体(图中未标号)、雾化混合器实验管段入口、位于管体外部上侧的上侧雾化混合部件、位于管体内的中心雾化混合部件、位于管体外部下侧的下侧雾化混合部件、位于管体内部的测试窗以及雾化混合器实验管段出口；供气系统与三通视窗的一个通口连接以便于向雾化混合测试实验管路系统提供气体；供液系统向雾化混合器实验管段内的中心雾化混合部件处提供液体；

[0037] 多角度高速图像测试系统包括至少两个高速摄像机，用于从不同方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态；

[0038] 粒子动态分析测试系统设于雾化混合器实验管段处，用于测试雾化混合器实验管段截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况；

[0039] 液气收集净化系统包括用于收集未雾化液体的未雾化液体收集槽以及用于收集气液混合气流的气体收集模块。

[0040] 本发明实施例提供的一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置，供气系统和供液系统为雾化混合测试实验管路系统提供气液混合的气体和液体，以使雾化混合测试实验管路系统在雾化混合器实验管段进行雾化实验；多角度高速图像测试系统从不同方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态；粒子动态分析测试系统测试所述雾化混合器实验管段截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况；液气收集净化系统包收集未雾化液体以及收集气液混合气流；通过多角度高速图像测试系统和粒子动态分析测试系统以及液气收集净化系统能够得管式气液雾化混合器到初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布、雾化效率的性能，本申请的装置能够全面方便的得到管式气液雾化混合器的混合性能。

[0041] 作为对上述实施例的一种补充说明，如图2所示，供气系统包括变频螺杆压缩机1、管道气体过滤器2、储气罐3、管道气体减压阀4、气体流量调节阀5、温压补偿一体气体流量计6，变频螺杆压缩机1、管道气体过滤器2、储气罐3、管道气体减压阀4、气体流量调节阀5、温压补偿一体气体流量计6沿高压气体输送方向通过高压气体管道依次连接。

[0042] 供液系统包括高压气瓶19、气体减压阀20、压力供液罐21、液体截止阀22、微量液体流量计23、液体流量调节阀24，高压气瓶19、气体减压阀20和压力供液罐21上部入口沿高压气体流向由高压气管依次连接，压力供液罐21底部出口、液体截止阀22、微量液体流量计23、液体流量调节阀24沿液体流动方向通过液体管道依次连接。

[0043] 多角度高速图像测试系统包括图像处理电脑14、第一高速摄像机7、第二高速摄像机15、LED背景片光源13，第一高速摄像机7置于三通视窗8，用于沿管路轴向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，第二高速摄像机15置于雾化混合器实验管段12的侧面，用于沿垂直管路轴向方向拍摄从管式气液雾化混合器液体喷口喷出的液柱在高速气流中的破碎雾化形态，第一高速摄像机和第二高速摄像机通过数据线与图像处理电脑14连接，LED背景片光源13置于雾化混合器实验管段12的雾化部件附近，从管道上部向下的方向为高速摄像机提供背景光源。

[0044] 粒子动态分析测试系统包括粒子分析数据处理电脑18、粒子动态分析仪激光探头17，粒子动态分析仪激光探头17分别置于管式气液雾化混合器实验管段12测试窗的两侧，用于测试管式气液雾化混合器实验管段测试窗截面范围内的雾化液滴粒径、速度和浓度的分布情况，并通过数据线与粒子分析数据处理电脑18相连。

[0045] 液气收集净化系统包括未雾化液体收集槽16和气体收集模块，气体收集模块包括：气液收集弯管25、集液罐27、排液阀26、除雾丝网28、变频轴流风机29，未雾化液体收集槽16置于管式雾化混合器实验管段12出口的下方区域，用于收集附着在管壁未有效参与雾化的液体，气液收集弯管25的入口与管式雾化混合器实验管段12的出口正对，并与测试管段出口保持一定距离，将雾化的气液混合气流引入到集液罐27，集液罐27底部设有排液阀26，收集的液体通过底部排液阀26排出，在集液罐27顶部的罐体内壁和气液收集弯管之间的环形空间安装除雾丝网28，通过除雾丝网28进一步脱除气体中携带的小液滴，集液罐顶部气体出口通过管道与变频轴流风机29相连，变频轴流风机29可通过调节电机转速来调节引风量，保证各实验条件下集液罐27内为微负压状态。

[0046] 在本发明的某些实施例中，三通视窗8的结构如图4所示，其结构包括三通视窗管件36、视窗端盖37、视窗玻璃38和密封圈39，三通视窗的视窗玻璃38采用高透光学玻璃，通过带螺纹的端盖固定视窗玻璃，方便视窗玻璃拆卸清洁，视窗玻璃38和三通视窗管件36之间通过密封圈39实现密封。

[0047] 在本发明的某些实施例中，实验装置的实验管段系统的各个管段之间连接方式均采用快接卡盘设计，实验台架采用铝合金型材组装，方便根据需测试的管式雾化器结构对实验装置进行拆卸组合调整。

[0048] 一个实施例中，本发明实施例实施例提供一种上述装置的测试方法，包括以下步骤：

[0049] 通过供气系统和供液系统使雾化混合测试实验管路系统进行气液混合；

[0050] 通过多角度高速图像测试系统测量雾化混合器实验管段内液柱初次破碎雾化形态的图像和通过粒子动态分析测试系统获取雾化混合器实验管段测试窗区域截面上不同测点处的雾化液滴粒径、速度和浓度以及通过液气收集净化系统获取雾化混合测试实验管路系统内未雾化液体量同时通过供液系统获取测试过程中液体总量；

[0051] 根据图像、雾化液粒径、速度和浓度以及未雾化液体量和液体总量得到管式气液雾化混合器的以下性能：初次雾化模式、液滴粒径分布、液滴速度分布、液滴浓度分布以及雾化效率。

[0052] 具体地，(1)检查整套实验系统的管路密封性和电路可靠性；打开粒子动态分析数据处理电脑18和粒子动态分析仪，打开配套软件，调节粒子动态分析仪激光探头17位置和光路后进行仪器预热；将高速摄像机7、高速摄像机15固定在所需拍摄位置，打开图像处理电脑14、高速摄像机7和高速摄像机15，打开配套软件和LED背景片光源13，调节光源的角度和亮度，初步调整高速摄像机的焦距。

[0053] (2)关闭液体截止阀22和液体流量调节阀24，向压力供液罐21内注入足量所需测试的液体介质，打开高压气瓶19的顶部阀门然后调节气体减压阀20的减压压力，将压力供液罐21内的气体压力调节到所需压力。

[0054] (3)先关闭气体流量调节阀5，检查设定压力后打开变频螺杆压缩机1，常压空气经变频螺杆压缩机1加压后变为高压空气，高压空气经过管道气体过滤器2净化后进入储气罐3，储气罐3内的高压空气经管道减压阀4减压后进入温压补偿一体气体流量计6，通过气体流量调节阀5的开度调节进入实验管路的气体流量，调节气流为实验设定流量，并稳定运行
5分钟；打开变频轴流风机29并调节风机转速，保证集液罐27内的气压为微负压状态。

[0055] (4)根据实验设定要求，以步骤(3)的稳定状态为基础，通过精密压力传感器10记录单相气流经过管式雾化混合器时的压力差；打开液体截止阀22，缓慢调节液体流量调节阀24的开度，将进入管式气液雾化混合器雾化元件的液体流量调节为实验设定值，保证液体流量稳定2分钟，然后通过精密压力传感器10记录管式雾化混合器的雾化压力差；

[0056] (5)根据实验设定要求，以步骤(4)的稳定状态为基础，调整实验测试管段侧面布置的高速摄像机15的视场和焦距，拍摄得到液体在管式气液雾化混合器的雾化元件附近的液体初次破碎雾化形态的图像；调整布置在三通视窗处的高速摄像机7的视场和焦距，从轴向拍摄得到液体在管式气液雾化混合器的雾化元件附近的液体初次破碎雾化形态的图像；

[0057] (6)关闭LED背景片光源，通过电脑软件控制粒子动态分析仪完成管式气液雾化混合器实验管段测试窗区域截面上不同测点处的雾化液滴粒径、速度和浓度的测量，每个测点采集不低于4000个粒子数据；

[0058] (7)保持步骤(6)中的气液稳定流动状态不变，关闭实验管段测试窗，进行管式雾化混合器雾化效率的测试；测试时间为5分钟，通过秒表计时，在测试开始时将未雾化液体收集槽16放入测试管段出口下方收集管壁上流下的未雾化液体，同时记录微量液体流量计23的初始累积流量；计时结束时迅速将未雾化液体收集槽16从管段出口下方移出，同时记录微量液体流量计23的结束累积流量，通过量筒计量未雾化液体收集槽内收集的液体体积；利用公式(1)计算出管式气液雾化混合器的雾化效率：

[0059]

[0060] 式中：

[0061] V收集‑规定计时时间内未雾化液体收集槽内收集的液体体积，ml；

[0062] V结束‑规定计时时间结束时微量液体流量计的累计流量，ml；

[0063] V初始‑规定计时时间开始时微量液体流量计的累计流量，ml；

[0064] (8)实验所需数据测量完成后，首先关闭供液系统的液体截止阀22，然后逐渐关闭液体流量调节阀24；关闭变频螺杆压缩机1，等到储气罐3内气体压力为零时关闭管道气体减压阀4和气体流量调节阀5；关闭变频轴流风机29，通过排液阀26排空集液罐27内的液体；停止运行粒子动态分析仪17、高速摄像机7、高速摄像机15和电脑，完成一次完整的管式气液雾化混合器雾化混合性能测试实验。

[0065] 利用粒子动态分析仪配套的电脑软件对管式气液雾化混合器实验管段测试窗截面上不同测点的测试数据进行统计分析，得到不同测点的雾滴粒径、速度、浓度等数据。然后根据这些数据在不同测点的变化情况通过数据处理软件得到变化曲线或者分布云图，通过数据的进一步处理分析得到管式雾化混合器内的气液雾化混合特性。

[0066] 利用高速摄像机拍摄各工况下液体破碎雾化动态图，可视化分析得到不同气液参数对管式雾化器液体破碎模式特征的影响规律。为进一步分析数据，通过MATLAB软件对采集到的原始图像进行图像后处理，首先经过直方图均衡化、图像分割处理。然后对阈值分割后的图像进行边缘轮廓检测，结合Sobel算子对边缘轮廓进行分析提取，对处理后的100张图像先平均后取点的方式得到射流柱外轮廓轨迹参数。最后编写非线性回归程序，拟合得到不同工况下的射流穿透轨迹公式和射流展度轨迹公式，用于管式气液雾化混合器雾化元件的结构设计。

[0067] 在本发明的某些实施例中，管式气液雾化混合器的液体介质可根据实验要求变换，可以是水、白油、醇胺溶液、甘醇等液体介质。

[0068] 在本发明的某些实施例中，供气系统采用变频螺杆压缩机，可以根据实验所需气体流量自动调节螺杆转速保证供气系统压力和流量的稳定性。

[0069] 在本发明的某些实施例中，供液系统采用压力供液罐为液体流动提供动力，保证微小流量液体的供液稳定性，压力罐内的压力保证在0.3MPa的范围，通过气体减压阀对压力管内的压力进行调节。

[0070] 在本发明的某些实施例中，高速摄像机拍摄帧频不低于5000fps，最小曝光时间不大于10微秒，分辨率不低于800×600，实验管段侧面布置的高速摄像机采用微距镜头，三通视窗布置的高速摄像机采用长焦镜头。

[0071] 在本发明的某些实施例中，LED背景片光源为大功率白光冷光源，发光色温为5500～8000K，光通量不小于11000Lm，亮度和色温可调节。

[0072] 在本发明的某些实施例中，实验管段采用高透光有机玻璃制造，其结构包括雾化混合器实验管段入口30、上侧雾化混合部件31、中心雾化混合部件32、下侧雾化混合部件33、测试窗34、雾化混合器实验管段出口35，雾化混合部件采用可拆卸模块化设计，通过更换上下侧的雾化混合部件可实现不同结构的测试，实验管段的内壁面进行疏油和疏水处理。

[0073] 在本发明的某些实施例中，实验管段出口附近设计测试窗用于粒子动态分析仪激光探头对测试窗内流动截面进行雾化液滴的粒径、速度和浓度的测试，截面上测试的布置方案如图5(a)、(b)和(c)所示，分为左右对称轴线上测点均匀分布、左右和上线对称轴线上的测点均匀分布、截面中心区域测点呈矩阵均匀分布三种形式，每个测点采集4000个粒子数据。

[0074] 在本发明的某些实施例中，实验装置的实验管段系统的各个管段之间连接方式均采用快接卡盘设计，实验台架采用铝合金型材组装，方便根据需测试的管式雾化器结构对实验装置进行拆卸组合调整。

[0075] 在本发明的某些实施例中，管式气液雾化混合器的液体介质可根据实验要求变换，可以是水、白油、醇胺溶液、甘醇等液体介质。

[0076] 可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

[0077] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

[0078] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0079] 应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

[0080] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

[0081] 此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

[0082] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0083] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0084] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。