酒精系列的碰撞机制

(论文部分内容摘抄)

      本工作的重点是调查的二元液滴碰撞的系列醇(酒精)。这些醇具有有趣的表面张力与粘度比，其碰撞行为与聚合物溶液类似。在喷雾干燥过程中，由于溶剂的蒸发和固体含量的增加，液滴的物种数据(如粘度、密度和表面张力)会发生明显的变化。虽然粘度和密度总是增加，但表面张力可以增加(如醇、糖)或减少。随着固体含量的增加，使用不同的固体含量(聚合物溶液)或不同的碳原子数，可以得到一个干燥液滴的模型系统。因此，醇的变异会对碰撞产生很大影响。其他参数，如环境压力/气体，直径比，温度等保持恒定，以便完全可视化粘度/表面张力对碰撞结果的影响。

实验设置：

在实验中，使用了两个压电发电机来创建一个近单分散液滴链。为了改变相对速度，链角已经改变。通过在喷嘴发电机上施加频率偏移来修改碰撞参数。由于实验限制，目前无法实现更高或更低速度。这些相对速度通常是在喷雾干燥器中预期的。照明通过使用两个LED阵列的背光来实现，由20个LED阵列和300个LED阵列组成。阵列的尺寸为20x20mm和200x200 mm，其中较大的阵列映射碰撞平面。碰撞事件由两台垂直和水平放置于碰撞平面上的CCD 相机进行观测。

垂直对齐的 CCD 相机是一台元奥仪器高速相机(pco.dimax型号)，它以每秒 6000 帧的帧率记录碰撞过程的时间演变，因此每个液滴碰撞都可以精确地分配到相应的碰撞阶段。

水平对齐的双图像广州市元奥仪器有限公司提供的CCD相机(pco.dicam型号)可以监测喷嘴的正确对齐，以确保发生斜向中心碰撞。

跟踪飞沫：

在粒子跟踪之前，必须准备原始图像以检测液滴轮廓，这通过在图像上应用梯度滤波器和二值滤波器来完成。随后，检测轮的尖锐边缘，并将其转换为图像中的位置。通过轮廓点的位置，可以计算出液滴中心，将其与随后的两幅图像进行比较，从而得出液滴的速度。此外，还确定了初始液滴和可能碎裂液滴的面积等效尺寸。

为了确定撞击点，实验者实施了液滴跟踪方法。在此，扩展的PTV(粒子跟踪测速)准则被应用于弥合一个液滴的两个图像之间的小间隙。所有参数如相对速度、撞击角、液滴大小等。可以用该方法确定。

显示了不同酒精的液滴碰撞结果即B=f(We-number)；a)乙醇，b)丙醇 （蓝色菱形:弹跳，绿色三角形:拉伸分离，红色正方形:聚结，绿色三角形的下区域，反射分离，橙色紧凑型线路)。

使用两个压电液滴发生器，产生两个大小几乎相同的液滴流，实验研究了一系列不同链长的醇的液滴碰撞结果。垂直于碰撞平面的 CCD高速摄像机记录了碰撞过程的时间演化。平行于碰撞平面的双图像 CCD相机可以确保液滴的碰撞发生在同一平面上。通过两个 LED 阵列实现对碰撞场景的照明，产生碰撞液滴和产物液滴的阴影图像。应用图像处理程序和液滴跟踪方法构建碰撞图(B-We图)的相关碰撞特性进行了评估。

最后，在目前的实验中，所有典型的碰撞情况，即弹跳，合并，拉伸分离和反射分离进行了观察此外，已发现飞溅的乙醇液滴的碰撞。自反分离区域向更高的We-数的转移被发现为增加碳链长度，从而提高流体粘性。

德国Excelitas PCO公司pco.dimax高速相机，具备高分辨率、高感光度、高帧率的优点，将高速实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。

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