一種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)量不同壓力下飽和液體與固體表面接觸角的裝置，尤其涉及一種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]液體在固體表面的潤(rùn)濕性能對(duì)其相變換熱特性、多組分工質(zhì)在精餾塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)特性、材料保護(hù)、船舶防污、藥物開(kāi)發(fā)、礦物浮選和石油開(kāi)采等都具有重要意義。接觸角是衡量材料表面潤(rùn)濕性能的一個(gè)重要參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，接觸角的測(cè)量方法主要有置液滴法和吊板法。這兩種測(cè)量接觸角的方法，均是在常壓條件下，氣體介質(zhì)為空氣，且溫度為室溫條件下測(cè)量液體、固體切片、氣體三者間的夾角，即為接觸角。這些方法只能滿足在常壓、氣體介質(zhì)為空氣的固體切片與液體的接觸角的測(cè)量，而實(shí)際的相變換熱、多組分工質(zhì)在精餾塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)等均為非常溫常壓、且氣體介質(zhì)為對(duì)應(yīng)的飽和氣體。因此，現(xiàn)有的接觸角測(cè)試方法存在較大的局限性，無(wú)法滿足目前相變換熱、多組分工質(zhì)在精餾塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)機(jī)理研究的測(cè)試要求。
[0003]因此，有必要提供一種新的測(cè)試裝置和測(cè)試方法，來(lái)克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，其能夠在不同溫度壓力下測(cè)量不同工質(zhì)與固體表面的接觸角。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，包括人工氣候室7，在人工氣候室7內(nèi)設(shè)置有壓力容器1、圖像采集器8和光源2;
[0007]所述壓力容器I的一側(cè)側(cè)壁設(shè)有左視鏡6-1，在相對(duì)的另一側(cè)側(cè)壁設(shè)有右視鏡6-2;所述圖像采集器8安裝在左視鏡6-1的一側(cè)，所述光源2安裝在右視鏡6-2的一側(cè)；
[0008]所述壓力容器I內(nèi)底部設(shè)有固定支架5，固定支架5用于固定固體切片4；
[0009]所述壓力容器I設(shè)有工質(zhì)充灌接口10和用于測(cè)量其內(nèi)部工質(zhì)溫度的溫度傳感器9;該工質(zhì)充灌接口 10與用于測(cè)量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器相連接。
[0010]所述固體切片4的高度高于左視鏡6-1和右視鏡6-2的高度。
[0011]所述人工氣候室7內(nèi)底部設(shè)有臺(tái)架3，所述壓力容器1、圖像采集器8和光源2分別固定在臺(tái)架3上。
[0012]所述固體切片4與水平線的夾角為90°。
[0013]—種測(cè)量不同壓力下飽和液體與固體表面接觸角的方法如下:
[0014]步驟一:若測(cè)量工質(zhì)與固體切片4表面在預(yù)定溫度值時(shí)的接觸角時(shí)，先將固體切片4放在固定支架5上；
[0015]步驟二:對(duì)密閉壓力容器I抽真空后向其內(nèi)充灌所需工質(zhì)，當(dāng)壓力容器I內(nèi)工質(zhì)的氣液交界面能通過(guò)左視鏡6-1和右視鏡6-2觀測(cè)時(shí)，停止工質(zhì)充灌；
[0016]步驟三:將人工氣候室7的溫度調(diào)至與步驟一所述預(yù)定溫度值相同的溫度，待壓力容器I的溫度傳感器9輸出的溫度達(dá)到該預(yù)定溫度值時(shí)，工質(zhì)的氣液交界面在固體切片4的表面形成氣液彎液面，通過(guò)圖像采集器8捕捉該氣液彎液面的圖像，并獲取氣液彎液面曲線，從而得到工質(zhì)與固體切片4表面接觸角。
[0017]步驟三所述圖像采集器8捕捉該氣液彎液面的圖像的數(shù)據(jù)后，將其傳送至圖像分析系統(tǒng)，由圖像分析系統(tǒng)擬合分析邊界曲線，得出工質(zhì)與固體切片4表面接觸角數(shù)據(jù)。
[0018]通過(guò)調(diào)整工質(zhì)的充灌量使壓力容器中氣液交界面在左視鏡和右視鏡中可視。氣液交界面與固體切片表面形成氣液彎液面。利用圖像采集器獲得的影像獲得氣液表面在與固體切片接觸點(diǎn)的切線，并獲得接觸角數(shù)據(jù)。在密閉的壓力容器內(nèi)的氣體為該工質(zhì)的飽和氣體。通過(guò)調(diào)節(jié)人工氣候室內(nèi)的溫度使被測(cè)量的飽和液體的溫度可低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對(duì)應(yīng)的飽和壓力可低于或高于環(huán)境壓力。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，可測(cè)量溫度低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對(duì)應(yīng)的飽和壓力低于或高于環(huán)境壓力，周?chē)鷼怏w為該工質(zhì)飽和氣體的飽和液體與固體表面接觸角。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1壓力容器的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為圖2中內(nèi)部充有工質(zhì)的壓力容器側(cè)面透視圖。
[0023]圖4為圖3中工質(zhì)與固體切片表面接觸角放大示意圖。
[0024]圖5為工質(zhì)與固體切片表面接觸角另一示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖1至5所示。本實(shí)用新型一種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，包括人工氣候室7，在人工氣候室7內(nèi)設(shè)置有壓力容器1、圖像采集器8和光源2;
[0028]所述壓力容器I的一側(cè)側(cè)壁設(shè)有左視鏡6-1，在相對(duì)的另一側(cè)側(cè)壁設(shè)有右視鏡6-2;所述圖像采集器8安裝在左視鏡6-1的一側(cè)，所述光源2安裝在右視鏡6-2的一側(cè)；
[0029]所述壓力容器I內(nèi)底部設(shè)有固定支架5，固定支架5用于固定固體切片4;
[0030]所述壓力容器I設(shè)有工質(zhì)充灌接口10和用于測(cè)量其內(nèi)部工質(zhì)溫度的溫度傳感器9;該工質(zhì)充灌接口 10與用于測(cè)量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器相連接。
[0031 ]所述固體切片4的高度高于左視鏡6-1和右視鏡6-2的高度。
[0032]所述人工氣候室7內(nèi)底部設(shè)有臺(tái)架3，所述壓力容器1、圖像采集器8和光源2分別固定在臺(tái)架3上。
[0033]所述固體切片4與水平線的夾角為90°。
[0034]測(cè)量不同壓力下飽和液體與固體表面接觸角的方法，可通過(guò)如下實(shí)例予以實(shí)現(xiàn):
[0035]步驟一:若測(cè)量工質(zhì)與固體切片4表面在預(yù)定溫度值(20°C)時(shí)的接觸角時(shí)，先將固體切片4放在固定支架5上；
[0036]步驟二:對(duì)密閉壓力容器I抽真空后向其內(nèi)充灌所需工質(zhì)，當(dāng)壓力容器I內(nèi)工質(zhì)的氣液交界面能通過(guò)左視鏡6-1和右視鏡6-2觀測(cè)時(shí)，停止工質(zhì)充灌；
[0037]步驟三:將人工氣候室7的溫度調(diào)至與步驟一所述預(yù)定溫度值(20°C)相同的溫度，待壓力容器I的溫度傳感器9輸出的溫度達(dá)到該預(yù)定溫度值(20°C)時(shí)，工質(zhì)的氣液交界面在固體切片4的表面形成氣液彎液面，通過(guò)圖像采集器8捕捉該氣液彎液面的圖像，并獲取氣液彎液面曲線，從而得到工質(zhì)與固體切片4表面接觸角。
[0038]步驟三所述圖像采集器8捕捉該氣液彎液面的圖像的數(shù)據(jù)后，將其傳送至圖像分析系統(tǒng)，由圖像分析系統(tǒng)擬合分析邊界曲線，得出工質(zhì)與固體切片4表面接觸角數(shù)據(jù)。
[0039]由于固體切片4的傾斜程度會(huì)影響結(jié)果，所以同時(shí)取固體切片4兩側(cè)的接觸角數(shù)據(jù)，再取均值并得出最終結(jié)果。
[0040]本實(shí)施例，如圖4中A為氣液彎液面，固體切片4左邊接觸角數(shù)據(jù)為7.6°，右邊接觸角數(shù)據(jù)為8.2°，最終結(jié)果為7.9°。
[0041 ]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0042]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，其特征在于:包括人工氣候室(7)，在人工氣候室(7)內(nèi)設(shè)置有壓力容器(I )、圖像采集器(8)和光源(2); 所述壓力容器(I)的一側(cè)側(cè)壁設(shè)有左視鏡(6-1)，在相對(duì)的另一側(cè)側(cè)壁設(shè)有右視鏡(6-2);所述圖像采集器(8)安裝在左視鏡(6-1)的一側(cè)，所述光源(2)安裝在右視鏡(6-2)的一側(cè)； 所述壓力容器(I)內(nèi)底部設(shè)有固定支架(5)，固定支架(5)用于固定固體切片(4); 所述壓力容器(I)設(shè)有工質(zhì)充灌接口(10)和用于測(cè)量其內(nèi)部工質(zhì)溫度的溫度傳感器(9);該工質(zhì)充灌接口(10)與用于測(cè)量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，其特征在于:所述固體切片(4)的高度高于左視鏡(6-1)和右視鏡(6-2)的高度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，其特征在于:所述人工氣候室(7)內(nèi)底部設(shè)有臺(tái)架(3)，所述壓力容器(1)、圖像采集器(8)和光源(2)分別固定在臺(tái)架(3)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，其特征在于:所述固體切片(4)與水平線的夾角為90°。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種測(cè)量飽和液體與固體表面接觸角的儀器，包括人工氣候室，在人工氣候室內(nèi)設(shè)置有壓力容器、圖像采集器和光源；壓力容器的一側(cè)側(cè)壁設(shè)有左視鏡，在相對(duì)的另一側(cè)側(cè)壁設(shè)有右視鏡；所述圖像采集器安裝在左視鏡的一側(cè)，所述光源安裝在右視鏡的一側(cè)；壓力容器內(nèi)底部設(shè)有固定支架，固定支架用于固定固體切片；壓力容器設(shè)有工質(zhì)充灌接口和用于測(cè)量其內(nèi)部工質(zhì)溫度的溫度傳感器，該工質(zhì)充灌接口與用于測(cè)量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器連接。本儀器及測(cè)量方法，技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，可測(cè)量溫度低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對(duì)應(yīng)的飽和壓力低于或高于環(huán)境壓力，周?chē)鷼怏w為該工質(zhì)飽和氣體的飽和液體與固體表面接觸角。
【IPC分類(lèi)】G01N13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205209917
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520951225
【發(fā)明人】劉金平, 盧杏斌, 陳志勤, 許雄文
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日