[发明专利]一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的方法

说明书

技术领域

本发明属于纯水中空气溶解和析出技术领域，具体涉及纯水中空气溶解和析出半周期的测量装置及测量方法。

背景技术

纯水液压技术作为新型绿色传动技术，在消防、娱乐、造纸、水下工具、食品加工等行业已有广泛的应用。在液压系统中，存在着由于压力变化而引起气泡的产生及破灭。气泡的产生及破灭反过来又会影响液压系统的压力变化，对系统中元件造成冲击及破坏，使系统的工作性能下降。如果可以测量在气压变化下空气溶解和析出的半周期，即空气溶解和析出的快慢程度，就可以揭示纯水中空气溶解和析出的机理，为建立纯水液压压力脉动作用下气泡产生和破灭的数学建模提供参考。

根据亨利定律，在等温等压下，空气在溶液中的溶解度与密闭容器内液面上空气的压力成正比。在平衡状态下，空气的溶解速率等于析出速率；在过饱和状态下，空气的溶解速率小于析出速率；在欠饱和状态下，空气的溶解速率大于析出速率。处于过饱和状态下的液体，空气的析出速率与液体的流动情况有关，当液体处于静止时，空气仅从其表面析出，且析出速率缓慢，可以忽略，液体内部没有气泡产生；当液体处于运动状态时，空气析出速率很快，液体中有气泡产生。密闭容器中，液体和空气通过溶解或析出的方式在某种情况下从一种平衡状态变化到另一种平衡状态溶解或析出的空气总量为M，从打破平衡状态开始到溶解或析出M/2的空气所需要的时间即为该种情况下空气针对该液体溶解或析出的半周期。

发明内容

本发明的目的是设计一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置及方法，通过检测装有纯水的密闭容器中的空气压力变化情况，从而达到准确测量空气在纯水中的溶解或析出半周期的目的。

本发明的技术方案是采用一刚性密闭容器，该容器的上端盖设置有进液口、充放气阀门、压力传感器，通过压力传感器检测该密闭容器内空气溶解或析出时的气压变化情况，计算出该空气溶解或析出的半周期，从而实现发明目的。因此，本发明包括：刚性密闭容器，该容器上端盖设置一可密封的进液口、充放气阀门、压力传感器，该压力传感器与电脑的数据采集端连接。

进一步地，进液口设置一带橡胶垫圈的密封盖，密封盖采用螺纹的方式与罐体配合；

设置一高压气罐，该气罐通过气管与充放气阀门连接；

设置一振动平台，刚性密闭容器安装于振动平台上；

密闭容器采用螺栓固定在振动平台上。

一种用于测量纯水中空气析出半周期装置的测量方法，该方法包括：

步骤1.测量密闭容器内部空间的体积V，实验环境室温T；

步骤2.向密闭容器内注入体积为V_L的纯水，再对进液口进行密封，然后通过高压气罐向密闭容器内注入空气；

步骤3.关闭充放气阀门，启动振动台，当空气溶解达到饱和时，记录此时气压p₁并关闭振动台；

步骤4.使整个试验装置静置一段时间；

步骤5.保持试验装置静置，缓慢释放密闭容器内的空气，密闭容器内气压缓慢下降到p₂时，关闭充放气阀门；

步骤6.选择振动模式，打开振动台，并记录打开时间t₀，记录密闭容器内气压-时间变化曲线，当气压不再变化时，记录密闭容器内气压p₃；

步骤7.在所得的气压-时间变化曲线上找到气压为(p₂+p₃)/2对应的时刻t₁，从t₁时刻到t₀时刻的时间差t₁-t₀即为环境温度为T、气液体积比为(V-V_L)/V_L时所用空气对纯水的析出半周期。

一种用于测量纯水中空气溶解半周期装置的测量方法，该方法包括：

步骤1.测量密闭容器的内部空间的体积V，实验环境室温T；

步骤2.向密闭容器内注入体积为V_L的纯水，再对进液口进行密封，然后通过高压气罐注入空气，使密闭容器内气压略大于大气压；

步骤3.关闭充放气阀门，启动振动台，直至容器内气压不再变化，记录此时气压p₁并关闭振动台；

步骤4.使整个试验装置静置一段时间；

步骤5.保持试验装置静置，通过高压气罐注入空气使密闭容器内气压快速上升至p₂时，关闭充放气阀门；