[發明專利]一種可調節的氣泡切割裝置及其可視化實驗系統

在審

• 申請號: 202210830952.0
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115201194A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張曉光;李金銘;趙莎;劉麗;李紅艷
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;B01J19/18;G06T7/62
• 代理公司: 北京識然知識產權代理事務所(普通合伙) 11975
• 代理人: 王丹

本發明提供一種可調節的氣泡切割裝置及其可視化實驗系統，涉及氣泡切割裝置領域。本發明包括可調節的氣泡切割裝置和可視化實驗系統；所述可調節的氣泡切割裝置通過水平滑塊和豎直滑塊實現切割片水平和豎直方向的精確調節，并通過夾片調節切割片切泡角度以及更換切割片；所述可視化實驗系統利用高速攝像機對可調節氣泡切割裝置進行氣泡圖像采集，通過計算機實現氣泡圖像的處理，并利用函數計算,使切割片自動調節至最佳切割位置。本發明有利于調節切割片的位置、角度、形狀、材料等參數的精確范圍，實現計算機對監測氣泡切割圖像、處理氣泡切割圖像、獲取氣泡切割參數、智能控制氣泡切割位置的一體化實驗目標。

技術領域

本發明涉及一種氣泡切割裝置，具體為一種可調節的氣泡切割裝置及其可視化實驗系統，屬于氣泡切割裝置技術領域。

背景技術

目前，鼓泡式反應器廣泛應用于廢水處理、發酵、生物反應、臭氧分解、氫化、氯化、氧化、藥物和食品制造等領域，氣液傳質的主要阻力存在于氣液界面。因此對氣液界面進行破壞，把氣泡切割成更小的氣泡，有利于增加氣液接觸面積，增強傳質效果。

專利申請號為202011557603.3公開了一種氣泡切割裝置，在氣泡上升途中，設置多層氣泡切割器1，所述的氣泡切割器可以是一端固定、一端懸空的彈性單絲，在切割氣泡的同時，如果有雜物掛附于所述單絲1上，在氣液流4的沖刷下，所述單絲會向上彎曲，使雜物難以掛附而被沖刷掉，有利于設備保持長時間高效運轉。

專利申請號為201911097816.X公開了一種可有效提高固碳效率的可控擾流式微藻養殖裝置，包括反應器、氣室、氣泡發生器以及散流旋動式曝布器；所述反應器位于氣室上側，所述氣泡發生器安裝于氣室內，其包括八爪管、水泵以及文丘里管；所述文丘里管與連接管道相連，該連接管道伸出氣室后與軟管相連；所述軟管與氣泡輸送管相連，該氣泡輸送管伸入反應器內；所述散流旋動式曝布器包括電機、傳動軸以及切割裝置；所述切割裝置包括間隔設置并套設在傳動軸下部的三層切割盤，在上層切割盤的下側以及中間割盤和下層切割盤的上下兩側均設置有若干凸刺。本發明能夠使CO₂形成的氣泡體積更小并分布均勻，從而大大提高了微藻的固碳和傳質效率，極富節能減排理念。

但現有技術中，當前強化鼓泡式反應器氣液界面傳遞的方法，主要是產生微小氣泡，包括微細孔徑曝氣、旋轉葉片破碎、超聲破碎等，但是這些方法存在結構復雜，耗能高等問題。而在氣泡脫離孔口后對其進行切割，在不增加能耗的前提下，增大了氣液界面的接觸面積，強化了氣液界面的擾動，延長了氣泡的停留時間，從而有效提高了氣液界面的傳質速率。因此，具有氣泡割裂裝置的研究對曝氣器的設計是非常重要的。當前有關氣泡切割裝置的研究較為粗略，氣泡切割方法也只是通過增多切割元件的數目或減小切割元件的尺寸來實現對氣泡切割和破碎，對氣泡切割過程中破裂的機理研究尚不清楚，對氣泡切割裝置的設計也較簡單。一方面現有技術中沒有給出氣泡切割器和氣泡發生裝置具體的有效空間相對位置參數范圍，會造成氣泡切割的效率不高，不能精確的對各種尺度的單氣泡進行有效切割；另一方面，現有裝置的氣泡切割器都是固定的，不能進行空間位置的精確和自動調節以及氣泡切割器的更換；最后，現有的氣泡切割裝置都是根據經驗設計，且不透明，無法進行單個氣泡切割過程破裂機理的可視化的實驗研究。因此，亟需一套帶精確可調節的單氣泡切割裝置的可視化實驗系統對單個氣泡切割過程的破裂機理進行深入的研究，并給出有利于氣泡破裂的切割片的位置、角度、形狀、材料等參數范圍，為鼓泡式反應器曝氣器裝置的優化提供有力的支撐數據。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種可調節的氣泡切割裝置及其可視化實驗系統，以解決現有技術中的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種可調節的氣泡切割裝置，包括可調節的氣泡切割裝置；