一種測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]本實用新型涉及測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濕性能對其相變換熱特性、多組分工質(zhì)在精餾塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)特性、材料保護、船舶防污、藥物開發(fā)、礦物浮選和石油開采等都具有重要意義。接觸角是衡量材料表面潤濕性能的一個重要參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，接觸角的測量方法主要有置液滴法和吊板法。這兩種測量接觸角的方法，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量，而實際的相變換熱、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)為對應(yīng)的飽和氣體。因此，現(xiàn)有的接觸角測試方法存在較大的局限性，無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)機理研究的測試要求。
[0003]因此，有必要提供一種新的測試裝置和測試方法，來克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的測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量不同工質(zhì)與固體表面的接觸角。
[0005]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種測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分別固定在臺架3上。
[0012]所述固體切片4與水平線的夾角為90°。
[0013]—種測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:若測量工質(zhì)與固體切片4表面在預(yù)定溫度值時的接觸角時，先將固體切片4放在固定支架5上；
[0015]步驟二:對密閉壓力容器I抽真空后向其內(nèi)充灌所需工質(zhì)，當壓力容器I內(nèi)工質(zhì)的氣液交界面能通過左視鏡6-1和右視鏡6-2觀測時，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輸出的溫度達到該預(yù)定溫度值時，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。通過調(diào)節(jié)人工氣候室內(nèi)的溫度使被測量的飽和液體的溫度可低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對應(yīng)的飽和壓力可低于或高于環(huán)境壓力。
[0019]綜上所述，本實用新型技術(shù)手段簡便易行，可測量溫度低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對應(yīng)的飽和壓力低于或高于環(huán)境壓力，周圍氣體為該工質(zhì)飽和氣體的飽和液體與固體表面接觸角。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型測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。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0026]實施例
[0027]如圖1至5所示。本實用新型一種測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分別固定在臺架3上。
[0033]所述固體切片4與水平線的夾角為90°。
[0034]測量不同壓力下飽和液體與固體表面接觸角的方法，可通過如下實例予以實現(xiàn):
[0035]步驟一:若測量工質(zhì)與固體切片4表面在預(yù)定溫度值(20°C)時的接觸角時，先將固體切片4放在固定支架5上；
[0036]步驟二:對密閉壓力容器I抽真空后向其內(nèi)充灌所需工質(zhì)，當壓力容器I內(nèi)工質(zhì)的氣液交界面能通過左視鏡6-1和右視鏡6-2觀測時，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輸出的溫度達到該預(yù)定溫度值(20°C)時，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的傾斜程度會影響結(jié)果，所以同時取固體切片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，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
[0042]本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種測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)分別固定在臺架(3)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測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】本實用新型公開了一種測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)充灌接口與用于測量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器連接。本儀器及測量方法，技術(shù)手段簡便易行，可測量溫度低于或高于環(huán)境溫度，工質(zhì)對應(yīng)的飽和壓力低于或高于環(huán)境壓力，周圍氣體為該工質(zhì)飽和氣體的飽和液體與固體表面接觸角。
【IPC分類】G01N13/00
【公開號】CN205209917
【申請?zhí)枴緾N201520951225
【發(fā)明人】劉金平, 盧杏斌, 陳志勤, 許雄文
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月25日