[发明专利]一种气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置和方法

权利要求书

1.一种气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述装置包括方形孔板(1)、方形视窗(2)、组件(3)、面光源(4)、微量注射泵(5)、数据采集系统(6)、高速摄像机(7)、储液罐(8)、进气阀(A)、进液阀(B)；

所述方形孔板(1)与方形视窗(2)通过组件(3)组合并密封，顶部接所述进液阀(B)和储液罐(8)，储液罐(8)顶端开口；

所述微量注射泵(5)分别与所述进气阀(A)和组件(3)底部接气口连接；

所述高速摄像机(7)、组件(3)和面光源(4)依次架设在同一条光路上；

所述高速摄像机(7)与数据采集系统(6)电性连接。

2.根据权利要求1所述气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述方形孔板(1)的材料为不锈钢，方形孔板(1)上开设有单孔或有序排列的多孔，所述方形孔板与进气阀之间设置有气体缓冲室。

3.根据权利要求1所述气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述方形孔板(1)的材料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛中的任意一种或者两种及以上，孔径为毫米级至纳米级。

4.根据权利要求1所述气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述方形视窗(2)材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、铝硅酸盐玻璃中的任意一种。

5.根据权利要求1所述气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述高速摄像机(7)、组件(3)和面光源(4)分别用升降台固定在真蜂窝阻尼隔震光学平台上。

6.根据权利要求1所述气泡形成及脱离行为与气液传质性能的原位测定装置，其特征在于，所述微量注射泵(5)为单通道或多通道。

7.一种利用权利要求1-6任意一项所述装置原位测定气泡形成及脱离行为与气液传质性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：打开进气阀(A)，启动所述微量注射泵(5)，向组件(3)中通入气体(10)，气体(10)透过方形孔板(1)上的孔进入方形视窗(2)；

步骤二：打开进液阀(B)，在所述方形视窗(2)内加入溶液(9)；

步骤三：压力稳定后打开面光源(4)，调试高速摄像机(7)后在不同高度定点拍摄，获得小气泡(11)从孔口逸出至上升到液面的动态过程，上传至数据采集系统(6)；

步骤四：利用图片处理软件处理获得小气泡(11)形成与脱离阶段的行为变化以及体积变化量随传质时间的变化，继而根据气泡的气体总量守恒、理想气体方程和亨利定律计算传质系数。

8.根据权利要求7所述原位测定气泡形成及脱离行为与气液传质性能的方法，其特征在于，所述溶液(9)无色透明。

9.根据权利要求7所述原位测定气泡形成及脱离行为与气液传质性能的方法，其特征在于，所述气体(10)为单一气体或混合气体，所述气体不溶于溶液(9)。

10.根据权利要求7所述原位测定气泡形成及脱离行为与气液传质性能的方法，其特征在于，所述气体(10)为混合气体，所述混合气体中至少一种气体能被溶液(9)完全吸收，且至少一种气体不溶于溶液(9)。