[发明专利]气泡帘多用途实验台装置及其实验方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及实验台设计技术领域，具体涉及一种气泡帘多用途实验台装置及其实验方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。