CN103884623B - 一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的方法 - Google Patents

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该发明公开了一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置及方法，属于纯水中空气溶解或析出技术领域，具体涉及纯水中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法。发明采用一刚性密闭容器，刚性容器的上端盖设置有进液口、充放气阀门、压力传感器，压力传感器与电脑连接，刚性容器安装在一震动平台上，通过充放气阀门对刚性容器进行充放气，改变容器内气压大小。当容器内空气与纯水从一种平衡状态改变到另一平衡状态时，通过压力传感器检测该密闭容器内气压变化情况，并记录其对应的时间，从而计算出空气对纯水溶解或析出的半周期，从而具有准确测量空气在纯水中的溶解或析出半周期的效果。

Description

一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的方法
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VL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-VL)/VL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VL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；
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T、气液体积比为(V-VL)/VL时该振动模式下所用空气对纯水的溶解半周期。
本发明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，从而具有准确测量空气对纯水中的溶解或析出半周期的效果。
附图说明
图1为本发明一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置结构示意图。
图中：1.刚性密闭容器，2.压力传感器，3.充放气阀门，4.进液口，5.进液口密封盖，6.振动台，7.压力传感器信号传输线，8.高压气管，9.高压气罐。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置包括刚性密闭容器1，该密闭容器为直径为200mm，高为200mm的圆柱体，采用不锈钢材质，侧壁和底板厚7mm，上端盖厚20mm，进液口4、充放气阀门3、压力传感器2等距离设置于密闭容器上端盖直径为120mm的圆周上。进液口直径为40mm，并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，有一高压气罐通过气管与充放气阀连接，由江苏联能电子技术有限公司生产的压电式压力传感器CY-YD-205通过YE5852A型电荷放大器与电脑的数据采集端连接，密闭容器通过螺栓固定在振动平台上。
下面以测量空气在纯水中的析出半周期的方法做具体说明。在上述装置中，加入4L纯水后关闭进液口密封盖，通过充放气阀门3加入一定量高压空气，然后关闭阀门并拔掉导气管，启动振动台，使密闭容器振动3分钟，通过压力传感器测量气体压力稳定在0.152MPa，后关闭振动台，静置1分钟，并保持容器静止，缓缓打开放气阀门。当容器内气压下降到0.050MPa时，关闭阀门，约10秒钟后开启振动台，从电脑数据采集端记录气压开始上升的时间为334.1秒。在持续振动3分钟左右后，压力传感器示数稳定时，停止振动，可以测得气压上升到0.062MPa，即为新平衡态下的气体压力。根据振动开始时的气压0.050MPa和新平衡态下的气压0.062MPa,可以计算出气体析出一半时的气压为0.056MPa，通过读取压力-时间数据，查得压力上升到0.056MPa的时间为341.7秒和记录的气压开始上升时间334.1秒时间相减，即得到纯水中气体析出半周期为7.6秒。

Claims (6)

1.一种测量纯水中空气析出半周期的方法，该方法采用测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置进行测量，该装置包括：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，该装置还设置一高压气罐和一振动平台，该高压气罐通过气管与充放气阀门连接，刚性密闭容器安装于振动平台上；其中半周期意思是：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；其特征在于：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VL的纯水，再对进液口进行密封，然后通过高压气罐注入空气；
步骤3.关闭充放气阀门，启动振动平台，当空气溶解达到饱和时，记录此时气压p1并关闭振动平台；
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.打开振动平台，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-VL)/VL时所用空气对纯水的析出半周期。
2.如权利要求1所述的一种测量纯水中空气析出半周期的方法，其特征在于：所述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刚性密闭容器配合。
3.如权利要求1所述的一种测量纯水中空气析出半周期的方法，其特征在于：所述密闭容器采用螺栓固定在振动平台上。
4.一种测量纯水中空气溶解半周期的方法，该方法采用测量纯水中空气溶解或析出半周期的装置进行测量，该装置包括：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，该装置还设置一高压气罐和一振动平台，该高压气罐通过气管与充放气阀门连接，刚性密闭容器安装于振动平台上；其中半周期意思是：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；其特征在于：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VL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，启动振动平台，直至容器内气压不再变化，记录此时气压p1并关闭振动平台；
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；
步骤6.选择振动模式，打开振动平台，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T、气液体积比为(V-VL)/VL时该振动模式下所用空气对纯水的溶解半周期。
5.如权利要求4所述的一种测量纯水中空气溶解半周期的方法，其特征在于：所述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刚性密闭容器配合。
6.如权利要求4所述的一种测量纯水中空气溶解半周期的方法，其特征在于：所述密闭容器采用螺栓固定在振动平台上。
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