[發(fā)明專利]氣泡簾多用途實驗臺裝置及其實驗方法

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• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111982754A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 危衛(wèi);程以炫
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

1.一種氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，包括實驗水池和氣泡簾發(fā)生裝置，所述實驗水池為實驗系統(tǒng)區(qū)域；

所述氣泡簾發(fā)生裝置包括空氣壓縮機和帶孔不銹鋼管，空氣壓縮機位于實驗水池外部，帶孔不銹鋼管水平安裝于實驗水池內(nèi)，其一端通過橡膠管與空氣壓縮機相連，另一端封閉，帶孔不銹鋼管產(chǎn)生的氣泡簾將實驗水池隔斷為左側(cè)A區(qū)以及右側(cè)B區(qū)，空氣壓縮機后設(shè)置調(diào)壓閥和流量控制器，分別用于調(diào)節(jié)空氣的進(jìn)口壓力與流量；

所述實驗水池外側(cè)設(shè)有橫向水流控制設(shè)備，用于創(chuàng)造橫向的水流干擾，實驗水池內(nèi)側(cè)安裝有波浪制造裝置，二者搭配用于模擬真實海洋環(huán)境；波浪制造裝置內(nèi)側(cè)安裝有第一隔板，通過第一隔板控制橫向水流是否進(jìn)入實驗區(qū)域；

所述帶孔不銹鋼管左側(cè)設(shè)置可移動的第二隔板，右側(cè)設(shè)置可移動的第三隔板，分別用于調(diào)節(jié)A區(qū)和B區(qū)的實驗區(qū)域大小；

所述實驗水池相對兩側(cè)的外部分別設(shè)置LED背景燈與粒子圖像測速儀器，二者配合使用，粒子圖像測速儀器用于測量氣泡的速度；

所述實驗水池外部對應(yīng)A區(qū)和B區(qū)的位置分別設(shè)置激光多普勒風(fēng)速測量儀器和計算機輔助放射性粒子追蹤儀器，激光多普勒風(fēng)速測量儀器用于精準(zhǔn)測量流體或者固體的流速，計算機輔助放射性粒子追蹤儀器用于追蹤氣泡的運動軌跡；

所述實驗水池的A區(qū)和B區(qū)內(nèi)部均安裝有污水濁度儀和爆破沖擊波檢測儀，其中，第二隔板與第三隔板的左右兩側(cè)各安裝一組污水濁度儀和爆破沖擊波檢測儀，污水濁度儀用于檢測水域內(nèi)濁度值，爆破沖擊波檢測儀用于記錄不同位置沖擊波的強度大小；

所述實驗水池頂部設(shè)置電導(dǎo)探針和電阻率成像設(shè)備，電導(dǎo)探針用于檢測氣泡的上升速度、氣泡徑向的平均直徑及液相速度；電阻率成像設(shè)備用于分析某區(qū)域的含率分布；

所述實驗水池內(nèi)部沿高度方向設(shè)置多個壓力傳感器，用來檢測不同高度的壓力值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，還包括安裝于所述帶孔不銹鋼管下方的高度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)帶孔不銹鋼管上下移動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述實驗水池的橫截面為矩形，包括兩個短側(cè)壁和兩個長側(cè)壁；三塊隔板平行于短側(cè)壁設(shè)置，第二隔板與第三隔板沿著長側(cè)壁移動。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述A區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，用于模擬疏浚工程中懸浮物的含率及運動場景，更好地測試氣泡簾系統(tǒng)的防污效率及失效機理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述實驗水池底部設(shè)有抽水泵，用于清理實驗臺內(nèi)部水，方便重新實驗及改變實驗工作狀況。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述第二隔板與第三隔板安裝于機械橫移裝置上，機械橫移裝置安裝于實驗水池內(nèi)側(cè)壁上，并能沿內(nèi)側(cè)壁移動。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述帶孔不銹鋼管上的孔口呈“一字型”分布在鋼管上，孔口的直徑控制在1-3mm，相鄰孔間距設(shè)置為1-5mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置，其特征在于，所述帶孔不銹鋼管上每個孔口對應(yīng)的位置分別套裝一個環(huán)形薄片，環(huán)形薄片上開設(shè)與孔口大小相等的孔，通過旋轉(zhuǎn)環(huán)形薄片實現(xiàn)各個孔口的打開或關(guān)閉。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡簾多用途實驗臺裝置的實驗方法，具體包括以下步驟：

S1、安裝氣泡簾發(fā)生裝置，選擇所需的輔助裝置，測量儀器全部固定完畢；通過移動第二隔板與第三隔板調(diào)節(jié)合適的封閉區(qū)域大小，同時，確定橫向水流控制設(shè)備和波浪裝置是否需要開啟，帶孔不銹鋼管的孔口數(shù)量根據(jù)需要開啟；

S2、打開空氣壓縮機，將調(diào)壓閥調(diào)節(jié)至需要的壓力范圍，選擇合適的流量值開始多相流實驗；

S3、通過多種儀器對氣液固各相的參數(shù)進(jìn)行測試及記錄；

S4、完成實驗，關(guān)閉空氣壓縮機。