本發明涉及發生器，尤其涉及一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器。

背景技術：

有效的通風和合理的氣流組織對于改善室內空氣品質，控制室內污染物濃度，保證實現健康、舒適的人居環境有著重要的意義。通常，研究室內氣流組織有實驗測量和數值模擬兩種途徑。其中，實驗測量可以獲得更真實的流場信息，并且高質量的實驗數據還能用于數值模擬的驗證。很多研究采用了超聲波風速儀、熱球或熱線風速儀等單點測速技術來進行流場的測量；但是由于室內空氣流場具有復雜的非定常性，其瞬時流動特征隨著時間呈現出不規則的變化，單點測速技術難以獲得準確的流場全場信息和動態流場信息。為克服傳統單點測速方法的不足，以粒子圖像測速技術(Particle Image Velocimetry,PIV)為代表的全場測速技術，開始逐步應用到室內流場的測量中。PIV是一種基于示蹤粒子的光學測速技術，它相對于單點測速技術的最大優勢在于能獲得瞬時的全場流動信息，同時對流動不產生影響。因此，PIV逐漸成為室內空氣流動測量的有力工具。

PIV測速方法有多種分類，無論何種形式的PIV，其速度測量都依賴于散布在流場中的示蹤粒子，PIV法測速都是通過測量示蹤粒子在已知很短時間間隔內的位移來間接地測量流場的瞬態速度分布。若示蹤粒子有足夠高的流動跟隨性，示蹤粒子的運動就能夠真實地反映流場的運動狀態。因此示蹤粒子在PIV測速法中非常重要。在PIV測速技術中，高質量的示蹤粒子要求為：(1)比重要盡可能與實驗流體相一致；(2)足夠小的尺度；(3)形狀要盡可能圓且大小分布盡可能均勻；(4)有足夠高的光散射效率。此外，在室內環境中進行PIV測量，還要求示蹤粒子是無毒無害的。因此，油滴或者癸二酸二異辛酯(Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat,DEHS)液滴、舞臺煙霧和氦氣泡是室內流動PIV測量中最常用的粒子(Cao X,Liu J,Jiang N,et al.Particle image velocimetry measurement of indoor airflow field:A review of the technologies and applications[J].Energy&Buildings,2014,69(3):367–380.)。其中，DEHS滴的粒徑一般為幾微米，具有非常好的湍流跟隨性，且DEHS物理性能穩定，不易揮發且在同樣尺寸下有著較高的光散射效率，視為空氣中進行PIV測量較為理想的示蹤粒子。

目前用于空氣中PIV測量的粒子發生裝置按照發生原理可以分為熱凝結發生和霧化發生兩種(Melling A.Tracer particles and seeding for particle image velocimetry[J].Measurement Science&Technology,1997,8(12):1406-1416.)。熱凝結氣溶膠發生裝置，如，CN 201578709U和CN 204314024U，只適用于發生舞臺煙油等物理穩定性較差的氣溶膠作為示蹤粒子，雖然發生量較大但無法滿足連續長時間采樣的PIV測量需求；霧化原理發生裝置中以基于Laskin原理的氣溶膠發生裝置最具有代表性，如CN 102072861A、CN 102069047A和CN 203155194U，雖然其可以發生DEHS液滴等較為理想的示蹤粒子，但其發生量十分有限，僅僅適用于較小尺寸的PIV拍攝，如，人體上呼吸道模型(CN 102564728B)和縮尺模型(CN 100458372C)，并不能為大視場或者大流量提供充足的示蹤粒子。綜上，目前并沒有一款可以制備高濃度的DEHS液滴氣溶膠的裝置，因此，為了獲得高質量大尺寸流場的PIV測量數據，亟需進行相關氣溶膠發生裝置的研發工作。

此外，在高大潔凈廠房的潔凈度測試，以及大型高效過濾系能的性能測試等實驗研究中，高濃度氣溶膠發生裝置也是其實驗開展的基礎。目前尚未有有效的氣溶膠發生器用于上述實驗研究中。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種發生穩定并且粒徑分布集中的基于文丘里原理的氣溶膠發生器。

本發明的一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器，它包括箱體，在所述的箱體內沿水平方向設置有油箱頂板，所述的油箱頂板將箱體內分隔為上部的控制箱和下部的油箱，在所述的控制箱的兩側面板上各設置有一個控壓組件和多個控制箱進氣接頭，在所述控制箱的頂部設有兩個壓力表，每一個所述的控壓組件的出氣口分別通過穿過控制箱設置的一路管線與一個壓力表相連，在所述的油箱的油箱底板上沿豎直方向固定有一個分離隔板，位于所述的分離隔板左側的部分為發生室，位于所述的分離隔板右側的部分為分離室，所述分離隔板與油箱頂板間隔設置，在位于發生室側的所述的油箱頂板上開有多個油箱進氣口和一個注油口，每一個所述的控壓組件的出氣口通過多路管道分別依次連接球閥以及進氣接頭后進入控制箱內，進入控制箱內的兩側多路管道分別與位于油箱頂板的油箱進氣口相連，在所述的發生室內的油箱底板上開有多個螺口，在所述發生室處的油箱的側壁中部、側壁底部分別設有發生室液位顯示儀、發生室卸油口，在所述分離室處的油箱的側壁中部、側壁底部分別設有分離室液位顯示儀、分離室卸油口，在所述分離室處的油箱的側壁上部設有氣溶膠出口以及安全閥，在發生室內的所述的油箱底板上固定有多個噴嘴，每一個所述噴嘴包括上下相對間隔設置且共同螺紋連接在豎直設置的中部螺紋桿上的噴嘴上部分和噴嘴下部分，在所述的噴嘴上部分和噴嘴下部分的圓周方向上通過等間隔設置的三根螺紋桿與對應設置的螺口固定相連，所述噴嘴上部分和噴嘴下部分分別包括基體以及設置在基體上的中空凸臺，所述的噴嘴上部分和噴嘴下部分的中空凸臺相對間隔設置，所述的噴嘴上部分和噴嘴下部分的中空凸臺之間形成縫隙作為壓縮空氣的出口，所述的縫隙的高度為0.1～0.3mm，在所述噴嘴上部分的基體上開有進氣口通道，所述進氣口通道與噴嘴上部分的中空凸臺的空腔以及噴嘴下部分的中空凸臺的空腔相互連通構成進氣通道，每一個噴嘴的進氣口通道分別通過耐油耐壓軟管與油箱進氣口相連通，所述的噴嘴上部分的中空凸臺的底部外壁和噴嘴下部分的中空凸臺頂部外壁關于縫隙的中心線對稱并且均為弧形導流結構。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明的基于文丘里原理的噴嘴，從縫隙噴出的壓縮空氣與由于文丘里效應流來的液體發生碰撞，產生的氣泡量遠多于傳統基于Laskin噴嘴的單個點鼓泡的方法，從而將氣溶膠的產生量大大提高。

(2)四根帶有螺紋的連接桿件設置，不僅保證了噴嘴結構的穩定性，而且可以讓噴嘴上部與噴嘴下部的縫隙可以進行精細調節，可調的縫隙改變了其鼓泡的大小，進而使得生成氣溶膠的粒徑分布可以調節。

(3)控制箱和油箱分開設置，使得用以控制進氣的閥門、儀表和管件避免浸泡在油中，進而有益于該裝置使用的耐久性。

(4)每一個噴嘴具有獨立的球閥和空壓組件，可以通過增減開啟的噴嘴數以及進氣壓力來調節氣溶膠的發生量。

(5)油箱中的發生室和分離室的結構設置，可以捕獲收集鼓泡時濺出的少量油滴與較大顆粒，控制粒徑保持在一個較小的范圍的同時還可以將多余的油回收利用。

附圖說明

圖1為一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器的噴嘴正視圖；

圖2為圖1所示的噴嘴的俯視圖；

圖3為圖1所示的噴嘴的原理圖；

圖4為一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器的箱體立體圖；

圖5一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器的油箱內部立體圖；

圖6為圖4所示的氣溶膠發生器的油箱頂板的結構示意圖；

圖7為圖4所示的氣溶膠發生器的油箱底板的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發明進行解釋說明，并不用以限制本發明。

本發明的一種基于文丘里原理的氣溶膠發生器，它包括箱體，在所述的箱體內沿水平方向設置有油箱頂板7，所述的油箱頂板7將箱體內分隔為上部的控制箱5和下部的油箱9，在所述的控制箱5的兩側面板上各設置有一個控壓組件2和多個控制箱進氣接頭6，在所述控制箱5的頂部設有兩個壓力表3；控壓組件2起到穩壓以及壓力控制的作用，每一個所述的控壓組件2的出氣口分別通過穿過控制箱設置的一路管線與一個壓力表3相連。

在所述的油箱9的油箱底板上沿豎直方向固定有一個分離隔板16，位于所述的分離隔板16左側的部分為發生室10，位于所述的分離隔板16右側的部分為分離室17，所述分離隔板16與油箱頂板7間隔設置。在位于發生室10側的所述的油箱頂板7上開有多個(如圖可以為六個)油箱進氣口8和一個注油口19，每一個所述的控壓組件2的出氣口通過多路管道分別依次連接球閥4以及進氣接頭6后進入控制箱5內，進入控制箱5內的兩側多路管道分別與位于油箱頂板7的油箱進氣口8相連。

在所述的發生室內的油箱底板27上開有多個(可以為十八個)螺口28用于將多個(可以為六個)噴嘴29固定在發生室10底部，在所述發生室10處的油箱9的側壁中部、側壁底部分別設有發生室液位顯示儀20、發生室卸油口21；在所述分離室處的油箱9的側壁中部、側壁底部分別設有分離室液位顯示儀22、分離室卸油口23，在所述分離室處的油箱9的側壁上部設有氣溶膠出口18以及安全閥24。

在發生室10內的所述的油箱底板27上固定有多個(六個)噴嘴29，每一個所述噴嘴29包括上下相對間隔設置且共同螺紋連接在豎直設置的中部螺紋桿25上的噴嘴上部分12和噴嘴下部分13，中部螺紋桿25用于精細調節縫隙14的高度(噴嘴上部分12和噴嘴下部分13之間的距離)為0.1～0.3mm，在所述的噴嘴上部分12和噴嘴下部分13的圓周方向上通過等間隔設置的三根螺紋桿26與對應設置的螺口28固定相連。

所述噴嘴上部分12和噴嘴下部分13分別包括基體以及設置在基體上的中空凸臺，所述的噴嘴上部分12和噴嘴下部分13的中空凸臺相對間隔設置，所述的噴嘴上部分12和噴嘴下部分13的中空凸臺之間形成縫隙14作為壓縮空氣的出口，縫隙14的高度為0.1～0.3mm，在所述噴嘴上部分的基體上開有進氣口通道11，所述進氣口通道11與噴嘴上部分12的中空凸臺的空腔以及噴嘴下部分13的中空凸臺的空腔相互連通構成進氣通道。每一個噴嘴29的進氣口通道11分別通過耐油耐壓軟管與油箱進氣口8相連通。

所述的噴嘴上部分12的中空凸臺的底部外壁和噴嘴下部分13的中空凸臺頂部外壁關于縫隙14的中心線對稱并且均為弧形導流結構。所述弧形導流結構，使從縫隙14噴出的壓縮空氣產生了文丘里效應，從而使得氣溶膠的產生量大大增加。

為了保證本發明裝置性能的穩定，本發明裝置設有兩套獨立的進氣系統，每套進氣系統包括進氣口1、控壓組件2、壓力表3、多個球閥4、多個油箱進氣口8等組成，所述每套進氣系統可以控制三個噴嘴29進行工作，下面以其中一套為例結合附圖進行說明：

壓縮空氣從進氣口1引入，經過控壓組件2起到穩壓以及壓力控制的作用，后分成四路，一路與壓力表3相連以監控進氣壓力，其余三路分別接球閥4后進入控制箱5至控制箱進氣接頭6后進入控制箱5內，進入控制箱5內的兩側多路管道分別與位于油箱頂板7的油箱進氣口8相連。在油箱9的發生室10中，壓縮空氣從油箱進氣口接頭8通過耐油耐壓軟管引入噴嘴29(噴嘴29浸沒于油箱9的油液里)的進氣口通道11，進入噴嘴上部分12和噴嘴下部分13構成的縫隙14高速射出，在縫隙14周圍形成大量夾帶著微小液滴的氣溶膠氣泡15，氣泡15上升至液面破裂形成氣溶膠后隨著氣流經過分離隔板16，使得大的顆粒與油滴沉降在分離室17中，小粒徑油滴繼續跟隨氣流從氣溶膠出口18排出。

用于產生氣溶膠的物質可以為DEHS、DOP和NaCL等液體，為了描述方便統稱為“液體”，液體從位于油箱頂板7的進油口19直接加入油箱9的發生室10中，液體填充完畢后使用旋塞將進油口19鎖死密封，通過發生室液位顯示儀20觀察液位至少需要浸沒縫隙14的高度方可正常工作，發生室10底部的發生室卸油口21用來清洗發生室以及更換用于產生氣溶膠的液體。在分離室17側安裝的分離室液位顯示儀22可以觀察液位收集情況，并且設有分離室卸油口23，用以回收液體以及清理分離室17。

安全閥門24設置在分離室17外側，用以控制裝置內部壓力不超過安全范圍。

以上對本發明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本發明的保護范圍。