[發(fā)明專利]分離絲網(wǎng)氣泡過濾特性測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811542308.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109490177B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹招琴;陳葉宇;楊欽燦;包福兵;凃程旭;高曉燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學(xué)
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種分離絲網(wǎng)氣泡過濾特性測量方法。本發(fā)明是在循環(huán)水槽內(nèi)進(jìn)行試驗，循環(huán)水槽系統(tǒng)通過收縮段的整流，為水槽試驗段提供一個均勻的水平方向上的流動來驅(qū)動氣泡水平方向上的運動，旋轉(zhuǎn)水槽流量調(diào)節(jié)閥控制水槽中液體流動速度，使氣泡在浮力作用下上升的同時具有一個可控的水平方向上的運動速度沖擊到分離絲網(wǎng)上，所述分離絲網(wǎng)所在平面垂直于主流方向，且可移動；氣泡由位于分離絲網(wǎng)上游的氣泡發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生；在水槽試驗段橫向兩側(cè)安裝有高速相機和均勻光源，利用陰影法高速捕捉氣泡的邊界及其運動軌跡，進(jìn)而獲取氣泡尺度、沖擊速度、上升速度、在分離絲網(wǎng)前后氣泡的體積分?jǐn)?shù)。本發(fā)明方法測量方式簡單有效，且可適應(yīng)不同分離絲網(wǎng)對象的測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過分離絲網(wǎng)對氣泡過濾特性的測量方法。

背景技術(shù)

氣液分離技術(shù)在石油、水利工程、流體機械等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，通過設(shè)置氣液分離裝置能夠有效減少液體中的氣體對設(shè)施造成的不良影響的同時提高機械的工作效率。特別是在流體機械中，氣液分離技術(shù)能夠顯著提高自吸式離心泵、旋渦泵等預(yù)灌自吸式泵產(chǎn)品的自吸能力并縮短自吸時間。由于泵體在工作中蝸殼內(nèi)的液體不斷被葉柵擊碎，在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)下液體與空氣攪拌混合生成的氣水混合物在分離室內(nèi)無法完全將空氣從出口管處排出，余下的氣水混合物將再次被夾帶回蝸殼內(nèi)，從而增加了自吸式泵的自吸時間，降低了其工作效率。另外，噴射泵在工作時產(chǎn)生氣泡，容易發(fā)生氣蝕，造成一系列負(fù)效應(yīng)，如效率急劇下降，聲學(xué)噪聲，部件振動，機械侵蝕等，并且還會導(dǎo)致流體動力學(xué)阻力的增加。在較長時間的空化條件下，繼續(xù)使用會導(dǎo)致噴射泵疲勞破裂，進(jìn)而縮短泵的使用壽命。這些不利的弊端制約了一系列射流泵更廣泛的市場應(yīng)用，也是射流泵的瓶頸。因此設(shè)計一種簡便裝置來提高氣液分離技術(shù)尤為重要。

目前有離心力分離、重力沉降分離、聚結(jié)分離等多種氣液分離技術(shù)。傳統(tǒng)的分離氣泡方法有油箱自然去除法，依靠氣泡自身克服液體摩擦力上浮到液面，從液體中分離出去；強制式氣泡去除裝置是在離心力的作用下將氣泡送往工作腔最小直徑處，通過排氣管將氣泡導(dǎo)出。設(shè)置分離網(wǎng)能夠阻隔氣相同時不影響液相的流動體積，使得氣相和液相被分離以在兩個不同區(qū)域中流動。其在解決氣液分離等問題的同時也能夠解決傳熱等問題，親水的分離絲網(wǎng)可以提高沸騰臨界熱通量。傳統(tǒng)的絲網(wǎng)被動分離裝置往往在氣泡上升方向放置絲網(wǎng)，觀察絲網(wǎng)對垂直上升的氣泡的阻隔作用。但在實際應(yīng)用中，氣泡在運動過程中的上升速度不僅僅是垂直方向的，氣泡與氣泡間或者液體流動對氣泡施加作用力增大了對氣泡運動特性研究的復(fù)雜性。因此，在大尺度氣泡存在下的高速運動，如泵內(nèi)流場中的氣泡運動等復(fù)雜流動環(huán)境下，如何有效提升氣液分離效率，如何給氣泡提供一個均勻穩(wěn)定可調(diào)的水平速度并合理控制制造成本，則需要根據(jù)新的理論研究基礎(chǔ)上提出一種經(jīng)濟有效的新型氣液分離方法，并對其性能進(jìn)行定量分析，這就是本申請設(shè)計的分離方法以及測量其氣泡的過濾特性的目的所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種絲網(wǎng)氣泡過濾特性測量方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明方法是在循環(huán)水槽內(nèi)進(jìn)行試驗，循環(huán)水槽系統(tǒng)通過收縮段的整流，為水槽試驗段提供一個均勻的水平方向上的流動來驅(qū)動氣泡水平方向上的運動，旋轉(zhuǎn)水槽流量調(diào)節(jié)閥控制水槽中液體流動速度，使氣泡在浮力作用下上升的同時具有一個可控的水平方向上的運動速度可以沖擊到分離絲網(wǎng)上，分離絲網(wǎng)垂直于水槽試驗段的主流方向，由一個緊貼試驗段壁面并充滿試驗段橫截面的網(wǎng)架固定于試驗段，即分離絲網(wǎng)所在平面垂直于主流方向，由此可以使氣泡正面沖擊分離絲網(wǎng)；氣泡由位于分離絲網(wǎng)上游的氣泡發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生，氣泡發(fā)生系統(tǒng)包括注射泵、精密流量調(diào)節(jié)閥、連接氣管以及噴嘴，噴嘴安裝于試驗段底面，位于分離絲網(wǎng)的上游，通過調(diào)節(jié)分離絲網(wǎng)的位置來調(diào)節(jié)與噴嘴分離絲網(wǎng)之間的距離，通過設(shè)置注射泵流量以及調(diào)節(jié)精密流量調(diào)節(jié)閥控制氣泡的生成，便于觀察單個氣泡或者氣泡群的上升和水平遷移、沖擊壁面情況；在試驗段橫向兩側(cè)分別安裝有高速相機和均勻光源，利用陰影法高速捕捉氣泡的邊界及其運動軌跡，進(jìn)而獲取氣泡尺度、沖擊速度、上升速度、在分離絲網(wǎng)前后氣泡的體積分?jǐn)?shù)。