[發明專利]氣泡簾多用途實驗臺裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 202010786836.4
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111982754A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 危衛;程以炫
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 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

本發明涉及一種氣泡簾多用途實驗臺裝置，包括實驗水池、氣泡簾發生裝置和輔助裝置，實驗水池為實驗系統區域，氣泡簾發生裝置包括空氣壓縮機、橡膠管和帶孔不銹鋼管，帶孔不銹鋼管產生的氣泡簾將實驗水池隔斷為左側A區以及右側B區；輔助裝置包括各類儀器，以及用于模擬真實的工業和自然過程的輔助設備，儀器包括計算機輔助放射性粒子追蹤儀器、激光多普勒風速測量儀器、粒子圖像測速儀器、污水濁度儀、電阻率成像設備、爆破沖擊波檢測儀、壓力傳感器、電導探針，輔助設備包括攪拌裝置、LED背景燈、橫向水流控制設備、抽水泵、波浪制造裝置。本發明能夠對氣液兩相流中復雜的動力學過程進行詳細的觀察可實現對氣液兩相流多個機理的研究。

技術領域

本發明涉及實驗臺設計技術領域，具體涉及一種氣泡簾多用途實驗臺裝置及其實驗方法。

背景技術

在工程實際中，大型工業設備既耗資巨大，又不易操作和優化。在這個背景下，小型的實驗臺裝置方便研究機理并能有效地推廣到工業實際。

氣泡簾能阻隔兩側區域物質交換并能改變其他相的運動行為。因此，在化學工程、過程控制工程、環境及海洋工程、港口等領域都有著廣泛應用。比如，在化工和過程控制中，通過研究氣泡動力學特征來增強傳質和促進氣液混合；在環境及海洋工程中，通過研究氣泡簾來阻隔周圍污染物的擴散；在港口中，可以通過氣泡簾來削弱水域爆破中聲波的影響。但由于學科之間的差異，未能統一出多功能的實驗臺來深入研究氣泡簾動力學行為及多相流的復雜作用機理，且能靈活轉換開展不同的實驗工作。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的氣泡簾多功能實驗需求，提供一種氣泡簾多用途實驗臺裝置及其實驗方法，它能夠實現實時改變操作條件，進行氣液固多個參數測量、記錄及拍攝，同時，還可以通過輔助工具來模擬真實的工業場景。

本發明為解決上述提出的技術問題所采用的技術方案為：

一種氣泡簾多用途實驗臺裝置，包括實驗水池和氣泡簾發生裝置，所述實驗水池為實驗系統區域；

所述氣泡簾發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，其一端通過橡膠管與空氣壓縮機相連，另一端封閉，帶孔不銹鋼管產生的氣泡簾將實驗水池隔斷為左側A區以及右側B區，空氣壓縮機后設置調壓閥和流量控制器，分別用于調節空氣的進口壓力與流量；

所述實驗水池外側設有橫向水流控制設備，用于創造橫向的水流干擾，實驗水池內側安裝有波浪制造裝置，二者搭配用于模擬真實海洋環境；波浪制造裝置內側安裝有第一隔板，通過第一隔板控制橫向水流是否進入實驗區域；

所述帶孔不銹鋼管左側設置可移動的第二隔板，右側設置可移動的第三隔板，分別用于調節A區和B區的實驗區域大?。?/p>

所述實驗水池相對兩側的外部分別設置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A區和B區的位置分別設置激光多普勒風速測量儀器和計算機輔助放射性粒子追蹤儀器，激光多普勒風速測量儀器用于精準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區和B區內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??；

所述實驗水池頂部設置電導探針和電阻率成像設備，電導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；電阻率成像設備用于分析某區域的含率分布；

所述實驗水池內部沿高度方向設置多個壓力傳感器，用來檢測不同高度的壓力值。

上述方案中，還包括安裝于所述帶孔不銹鋼管下方的高度調節裝置，用于調節帶孔不銹鋼管上下移動。