[發明專利]一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺

在審

• 申請號: 201910025566.2
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109490154A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 劉奕男;吳東垠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺，包括水箱、水箱出水管道、水泵、水泵出水管道、電磁閥、連接管道、彎頭、電磁流量計、壓力表、實驗文丘里管段、水箱回水管道、氣泡注射組、步進電機、實驗桌、計算機、電磁閥控制器、數據采集卡和步進電機控制器。水箱、水泵、電磁閥、電磁流量計、壓力表、實驗文丘里管段之間通過連接管道和彎頭連接，構成整個實驗系統水回路。計算機控制步進電機啟停，與步進電機相連的氣泡注射器完成向文丘里管內定流量注氣操作。調整替換與步進電機相連的氣泡注射器，可以實現各工況下變氣泡參數的流動特性實驗。本發明可以完成不同注氣流量、注氣位置時的文丘里氣泡實驗。

技術領域

本發明涉及氣液兩相流技術領域，特別是涉及一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺。

背景技術

氣液兩相流是指液相流體與氣相流體間的混合流動。氣液兩相流是自然界及人類生產和生活中應用廣泛的多相流形式，是最為普遍的多相流動方式。氣液兩相流在電力、石化、冶煉和制冷等領域具有非常廣闊的應用空間。

文丘里管具有結構簡單和穩定耐用等諸多優點，在生產生活等多種工程實踐領域具有廣泛的應用前景，比如測量速度和流量等。目前，國內外科研工作者的研究多側重于參數測量和射流裝置方面。雖然有文丘里管用于混合的研究，但是多為燃氣與空氣的預混合，用于互不相容的氣液混合方面的研究則相對較少。針對經典文丘里管喉部開孔而成的文丘里混合器用于氣液摻混方面的探究，多采用空壓機作為氣源進行注氣壓力實驗研究，無法實現以注氣流量和摻混氣泡參數為變量的實驗探究，制約氣液摻混效果的改善和流動特性機理的全面分析；同時，空壓機設備的使用也大幅度增加了實驗臺的制造成本。因此一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺成為本領域的技術關鍵之一。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺，能夠穩定地向文丘里管內注氣，可以調節管內注氣流量、注氣位置和氣泡大小，在多個變量下實現對氣泡在文丘里管內流動特性的實驗探究。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：

一種注氣流量和氣泡參數可調的文丘里氣水摻混實驗臺，包括水箱1、水箱出水管道2、水泵3、水泵出水管道4、電磁閥5、連接管道a6、彎頭a7、連接管道b8、電磁流量計9、連接管道c10、彎頭b11、壓力表12、實驗文丘里管段13、連接管道d14、彎頭c15、連接管道e16、彎頭d17、水箱回水管道18、氣泡注射組19、步進電機20、實驗桌a21、實驗桌b22、計算機23、電磁閥控制器24、數據采集卡25和步進電機控制器26；水箱1的出水口、水箱出水管道2、水泵3的入水口依次通過法蘭連接，構成實驗系統水回路前半部分，水泵3的入水口、水泵出水管道4、電磁閥5、連接管道a6、彎頭a7、連接管道b8、電磁流量計9、連接管道c10、彎頭b11、壓力表12、實驗文丘里管段13、連接管道d14、彎頭c15、連接管道e16、彎頭d17、水箱回水管道18、水箱1的回水口依次通過法蘭連接，構成實驗系統水回路后半部分，上述兩部分共同構成整個實驗系統水回路；計算機23、電磁閥控制器24和電磁閥5通過雙絞線相連，計算機23、數據采集卡25通過轉換線相連，數據采集卡25通過雙絞線分別和電磁流量計9和壓力表12相連，計算機23、步進電機控制器26和步進電機20通過雙絞線相連；步進電機20頂端的螺帽201與氣泡注射器活塞芯桿底部配合相接，氣泡注射器頂部穿入實驗文丘里管段13的注射孔131，作為整個實驗臺的氣泡發生裝置。

所述步進電機20包含螺帽201、轉軸202、電機箱203和固定支架204；螺帽201內含鋼珠，轉軸202側面攻有螺紋，結構與螺桿相近，螺帽201與轉軸202共同構成滾珠絲杠結構，將轉軸202的周向轉動轉化為螺帽201的軸向位移；電機箱203外形為長方體，底座四角設置固定支架204，實現對整個步進電機20的位置固定。