气泡帘多用途实验台装置及其实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气泡帘多用途实验台装置，包括实验水池、气泡帘发生装置和辅助装置，实验水池为实验系统区域，气泡帘发生装置包括空气压缩机、橡胶管和带孔不锈钢管，带孔不锈钢管产生的气泡帘将实验水池隔断为左侧A区以及右侧B区；辅助装置包括各类仪器，以及用于模拟真实的工业和自然过程的辅助设备，仪器包括计算机辅助放射性粒子追踪仪器、激光多普勒风速测量仪器、粒子图像测速仪器、污水浊度仪、电阻率成像设备、爆破冲击波检测仪、压力传感器、电导探针，辅助设备包括搅拌装置、LED背景灯、横向水流控制设备、抽水泵、波浪制造装置。本发明专利技术能够对气液两相流中复杂的动力学过程进行详细的观察可实现对气液两相流多个机理的研究。

【技术实现步骤摘要】
气泡帘多用途实验台装置及其实验方法
本专利技术涉及实验台设计
，具体涉及一种气泡帘多用途实验台装置及其实验方法。
技术介绍
在工程实际中，大型工业设备既耗资巨大，又不易操作和优化。在这个背景下，小型的实验台装置方便研究机理并能有效地推广到工业实际。气泡帘能阻隔两侧区域物质交换并能改变其他相的运动行为。因此，在化学工程、过程控制工程、环境及海洋工程、港口等领域都有着广泛应用。比如，在化工和过程控制中，通过研究气泡动力学特征来增强传质和促进气液混合；在环境及海洋工程中，通过研究气泡帘来阻隔周围污染物的扩散；在港口中，可以通过气泡帘来削弱水域爆破中声波的影响。但由于学科之间的差异，未能统一出多功能的实验台来深入研究气泡帘动力学行为及多相流的复杂作用机理，且能灵活转换开展不同的实验工作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的气泡帘多功能实验需求，提供一种气泡帘多用途实验台装置及其实验方法，它能够实现实时改变操作条件，进行气液固多个参数测量、记录及拍摄，同时，还可以通过辅助工具来模拟真实的工业场景。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种气泡帘多用途实验台装置，包括实验水池和气泡帘发生装置，所述实验水池为实验系统区域；所述气泡帘发生装置包括空气压缩机和带孔不锈钢管，空气压缩机位于实验水池外部，带孔不锈钢管水平安装于实验水池内，其一端通过橡胶管与空气压缩机相连，另一端封闭，带孔不锈钢管产生的气泡帘将实验水池隔断为左侧A区以及右侧B区，空气压缩机后设置调压阀和流量控制器，分别用于调节空气的进口压力与流量；所述实验水池外侧设有横向水流控制设备，用于创造横向的水流干扰，实验水池内侧安装有波浪制造装置，二者搭配用于模拟真实海洋环境；波浪制造装置内侧安装有第一隔板，通过第一隔板控制横向水流是否进入实验区域；所述带孔不锈钢管左侧设置可移动的第二隔板，右侧设置可移动的第三隔板，分别用于调节A区和B区的实验区域大小；所述实验水池相对两侧的外部分别设置LED背景灯与粒子图像测速仪器，二者配合使用，粒子图像测速仪器用于测量气泡的速度；所述实验水池外部对应A区和B区的位置分别设置激光多普勒风速测量仪器和计算机辅助放射性粒子追踪仪器，激光多普勒风速测量仪器用于精准测量流体或者固体的流速，计算机辅助放射性粒子追踪仪器用于追踪气泡的运动轨迹；所述实验水池的A区和B区内部均安装有污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，其中，第二隔板与第三隔板的左右两侧各安装一组污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，污水浊度仪用于检测水域内浊度值，爆破冲击波检测仪用于记录不同位置冲击波的强度大小；所述实验水池顶部设置电导探针和电阻率成像设备，电导探针用于检测气泡的上升速度、气泡径向的平均直径及液相速度；电阻率成像设备用于分析某区域的含率分布；所述实验水池内部沿高度方向设置多个压力传感器，用来检测不同高度的压力值。上述方案中，还包括安装于所述带孔不锈钢管下方的高度调节装置，用于调节带孔不锈钢管上下移动。上述方案中，所述实验水池的横截面为矩形，包括两个短侧壁和两个长侧壁；三块隔板平行于短侧壁设置，第二隔板与第三隔板沿着长侧壁移动。上述方案中，所述A区内设有搅拌装置，用于模拟疏浚工程中悬浮物的含率及运动场景，更好地测试气泡帘系统的防污效率及失效机理。上述方案中，所述实验水池底部设有抽水泵，用于清理实验台内部水，方便重新实验及改变实验工作状况。上述方案中，所述第二隔板与第三隔板安装于机械横移装置上，机械横移装置安装于实验水池内侧壁上，并能沿内侧壁移动。上述方案中，所述带孔不锈钢管上的孔口呈“一字型”分布在钢管上，孔口的直径控制在1-3mm，相邻孔间距设置为1-5mm。上述方案中，所述带孔不锈钢管上每个孔口对应的位置分别套装一个环形薄片，环形薄片上开设与孔口大小相等的孔，通过旋转环形薄片实现各个孔口的打开或关闭。相应的，本专利技术还提出上述气泡帘多用途实验台装置的实验方法，具体包括以下步骤：S1、安装气泡帘发生装置，选择所需的辅助装置，测量仪器全部固定完毕；通过移动第二隔板与第三隔板调节合适的封闭区域大小，同时，确定横向水流控制设备和波浪装置是否需要开启，带孔不锈钢管的孔口数量根据需要开启；S2、打开空气压缩机，将调压阀调节至需要的压力范围，选择合适的流量值开始多相流实验；S3、通过多种仪器对气液固各相的参数进行测试及记录；S4、完成实验，关闭空气压缩机。本专利技术的有益效果在于：1.能够对气液两相流中复杂的动力学过程进行详细的观察可实现对气液两相流多个机理的研究。2.可以应用于多学科多领域中存在的两相流甚至多相流过程。3.可以对大量的有效流动现象及参数进行测量与记录。4.为多相流理论研究提供数据和支持。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术气泡帘多用途实验台装置的主视图；图2是本专利技术气泡帘多用途实验台装置的俯视图；图3是气泡帘宽度对峰值压力数值模拟得到的衰减规律示意图；图4是气泡帘宽度对冲量数值模拟得到的衰减规律示意图。图中：11、空气压缩机；12、橡胶管；13、调压阀；14、流量控制器；15、带孔不锈钢管；16、高度调节装置；20、实验水池；21、第一隔板；22、第二隔板；23、第三隔板；24、紧固装置；25、机械横移装置；31、计算机辅助放射性粒子追踪仪器；32、激光多普勒风速测量仪器；33、粒子图像测速仪器；34、污水浊度仪；35、电阻率成像设备；36、爆破冲击波检测仪；37、压力传感器；38、电导探针；41、搅拌装置；42、LED背景灯；43、横向水流控制设备；44、抽水泵；45、波浪制造装置。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1-2所示，为本专利技术提供的一种气泡帘多用途实验台装置，用来开展气液两相流甚至气液固多相流的实验，包括实验水池20、气泡帘发生装置和辅助装置。实验水池20为实验系统区域，实验水池20为矩形，包括两个短侧壁和两个长侧壁；实验水池20通过高强度钢材与玻璃组合封闭形成，高强度钢材位于下边缘及角落区域，其他区域为玻璃，方便观察、拍摄、记录及测量。气泡帘发生装置包括空气压缩机11和带孔不锈钢管15，空气压缩机11位于实验水池20外部，带孔不锈钢管15水平安装于实验水池20内，其一端通过橡胶管12与空气压缩机11相连，另一端封闭，带孔不锈钢管15产生的气泡帘将实验水池20隔断为左侧A区以及右侧B区。空气压缩机11后设置调压阀13和流量控制器14，分别用于调节空气的进口压力与流量。带孔不锈钢管15上的孔口呈“一字型”分布在钢管上，孔口的直径控制在1-3mm，相邻孔间距设置为1-5mm。带孔不锈钢管15上每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气泡帘多用途实验台装置，其特征在于，包括实验水池和气泡帘发生装置，所述实验水池为实验系统区域；/n所述气泡帘发生装置包括空气压缩机和带孔不锈钢管，空气压缩机位于实验水池外部，带孔不锈钢管水平安装于实验水池内，其一端通过橡胶管与空气压缩机相连，另一端封闭，带孔不锈钢管产生的气泡帘将实验水池隔断为左侧A区以及右侧B区，空气压缩机后设置调压阀和流量控制器，分别用于调节空气的进口压力与流量；/n所述实验水池外侧设有横向水流控制设备，用于创造横向的水流干扰，实验水池内侧安装有波浪制造装置，二者搭配用于模拟真实海洋环境；波浪制造装置内侧安装有第一隔板，通过第一隔板控制横向水流是否进入实验区域；/n所述带孔不锈钢管左侧设置可移动的第二隔板，右侧设置可移动的第三隔板，分别用于调节A区和B区的实验区域大小；/n所述实验水池相对两侧的外部分别设置LED背景灯与粒子图像测速仪器，二者配合使用，粒子图像测速仪器用于测量气泡的速度；/n所述实验水池外部对应A区和B区的位置分别设置激光多普勒风速测量仪器和计算机辅助放射性粒子追踪仪器，激光多普勒风速测量仪器用于精准测量流体或者固体的流速，计算机辅助放射性粒子追踪仪器用于追踪气泡的运动轨迹；/n所述实验水池的A区和B区内部均安装有污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，其中，第二隔板与第三隔板的左右两侧各安装一组污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，污水浊度仪用于检测水域内浊度值，爆破冲击波检测仪用于记录不同位置冲击波的强度大小；/n所述实验水池顶部设置电导探针和电阻率成像设备，电导探针用于检测气泡的上升速度、气泡径向的平均直径及液相速度；电阻率成像设备用于分析某区域的含率分布；/n所述实验水池内部沿高度方向设置多个压力传感器，用来检测不同高度的压力值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种气泡帘多用途实验台装置，其特征在于，包括实验水池和气泡帘发生装置，所述实验水池为实验系统区域；
所述气泡帘发生装置包括空气压缩机和带孔不锈钢管，空气压缩机位于实验水池外部，带孔不锈钢管水平安装于实验水池内，其一端通过橡胶管与空气压缩机相连，另一端封闭，带孔不锈钢管产生的气泡帘将实验水池隔断为左侧A区以及右侧B区，空气压缩机后设置调压阀和流量控制器，分别用于调节空气的进口压力与流量；
所述实验水池外侧设有横向水流控制设备，用于创造横向的水流干扰，实验水池内侧安装有波浪制造装置，二者搭配用于模拟真实海洋环境；波浪制造装置内侧安装有第一隔板，通过第一隔板控制横向水流是否进入实验区域；
所述带孔不锈钢管左侧设置可移动的第二隔板，右侧设置可移动的第三隔板，分别用于调节A区和B区的实验区域大小；
所述实验水池相对两侧的外部分别设置LED背景灯与粒子图像测速仪器，二者配合使用，粒子图像测速仪器用于测量气泡的速度；
所述实验水池外部对应A区和B区的位置分别设置激光多普勒风速测量仪器和计算机辅助放射性粒子追踪仪器，激光多普勒风速测量仪器用于精准测量流体或者固体的流速，计算机辅助放射性粒子追踪仪器用于追踪气泡的运动轨迹；
所述实验水池的A区和B区内部均安装有污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，其中，第二隔板与第三隔板的左右两侧各安装一组污水浊度仪和爆破冲击波检测仪，污水浊度仪用于检测水域内浊度值，爆破冲击波检测仪用于记录不同位置冲击波的强度大小；
所述实验水池顶部设置电导探针和电阻率成像设备，电导探针用于检测气泡的上升速度、气泡径向的平均直径及液相速度；电阻率成像设备用于分析某区域的含率分布；
所述实验水池内部沿高度方向设置多个压力传感器，用来检测不同高度的压力值。


2.根据权利要求1所述的气泡帘多用途实验台装置，其特征在于，还包括安装于所述带孔不锈钢管下方的高度调节装置，用于调节带孔不...

【专利技术属性】
技术研发人员：危卫，程以炫，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42