CN104236850A - 一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置 - Google Patents

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谭思超
文静
付学宽
孟涛
王啸宇
朱子健
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Abstract

本发明提供一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置，包括水箱、供气装置和管道，还包括可更换的有机玻璃接头和用于连接管道与气孔的气动接头，所述水箱下方设置凸台，凸台设置通孔且通孔带有内螺纹，可更换的有机玻璃接头表面设置外螺纹并与所述内螺纹配合，可更换的有机玻璃接头上设置上下贯穿的气孔，在可更换的有机玻璃接头下端面的气孔所在位置设置具有内螺纹的安装孔，气动接头安装在所述具有内螺纹的安装孔里，至少有两个所述气孔，对应的具有内螺纹的安装孔、气动接头及供气装置也至少有两个。本发明可以模拟多列的具有确定孔径及孔间距的气泡行为，拆卸方便、研究工况多、经济性好。

Description

一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置
技术领域
本发明涉及一种气液两相流、气泡动力学的实验装置，尤其涉及一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置。
背景技术
气液两相流动及气泡行为广泛存在于热能动力装置、化工机械中，会影响系统的流动、传热特性。因此，对气液两相流动及气泡的行为进行实验研究具有重要的工程意义。目前，国内外学者对气液两相流动与气泡行为进行了大量的实验研究，但无论是在气液两相流动或是气泡行为方面都主要集中在单列气泡上，针对多列气泡行为进行研究的实验装置较少。天津大学王红一采用的是一套垂直放置的可视化的鼓泡实验装置模拟两相流场(王红一“水中气泡图像处理方法及运动特性研究”)，其虽能较好地模拟两相流场及气泡行为，但是只能产生单列气泡，不能用于多列气泡研究。Laboratoire des Sciences du Ge′nie Chimique的E.Camaras的实验装置(E.Camaras.“Influence of coalescence behaviour of the liquid and of gassparging on hydrodynamics and bubble characteristics in a bubble column”)虽然能模拟多列气泡，但是其缺陷在于：(1)其实验装置中用于产生气泡的鼓泡器产生的气泡杂乱无章，不便于研究多列气泡的生长、形成、形态及气泡间的相互作用；(2)其产生的气泡没有确定的孔距与孔间距，不便于研究不同条件下气泡间的相互作用；(3)其实验装置更换鼓泡器的替换成本高。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种结构简单、应用范围广、能产生多列、具有确定孔距及孔间距的气泡的用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置。
本发明的目的是这样实现的：包括水箱、供气装置和管道，还包括可更换的有机玻璃接头和用于连接管道与气孔的气动接头，所述水箱下方设置凸台，凸台设置通孔且通孔带有内螺纹，可更换的有机玻璃接头表面设置外螺纹并与所述内螺纹配合，可更换的有机玻璃接头上设置上下贯穿的气孔，在可更换的有机玻璃接头下端面的气孔所在位置设置具有内螺纹的安装孔，气动接头安装在所述具有内螺纹的安装孔里，至少有两个所述气孔，对应的具有内螺纹的安装孔、气动接头及供气装置也至少有两个。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述供气装置包括自初始端依次用管道连接气泵、流量调节阀、玻璃转子流量计和止回阀，止回阀的输出端通过管道与气动接头连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用可更换的有机玻璃接头，通过水箱下部设置的凸台与可更换的有机玻璃接头的配合，可以实现不用更换整个实验装置，而只需更换不同的有机玻璃接头(在标准化的可更换的有机玻璃接头加工过程中加工出具有不同的气孔数、孔径、气孔间距的接头)，便能模拟不同孔径，不同孔间距，以及单列及多列气泡的生成、脱离、上升等行为，具有可应用的范围广、模拟的工况多、成本低等优点；本发明的可更换的有机玻璃接头与水箱通过螺纹拧合安装，安装方便；管道与可更换的接头采用气动接头进行连接，可防止水箱中液体的泄漏，排除因液体泄漏对实验结果带来的误差；气泵产生的气体流量可调节，且在流量计与气泵中装有流量调节阀，实现对气体流量的微调，可完成不同气体流量下的气液两相流实验。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图(以两个气孔为例，后续不再赘述)；
图2是本发明的水箱的结构示意图；
图3是本发明的水箱下部凸台的结构示意图；
图4是本发明的可更换的有机玻璃接头的结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是本发明的可更换的有机玻璃接头的下部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图6，本发明所提供的一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置包括水箱1、供气装置和管道，还包括可更换的有机玻璃接头3和用于连接管道与气孔11的气动接头5，所述水箱1下方设置凸台2，凸台2设置通孔且通孔带有内螺纹13，可更换的有机玻璃接头3表面设置外螺纹14并与所述内螺纹13配合，可更换的有机玻璃接头3外径与凸台2内径相等，也即可更换的有机玻璃3通过外螺纹14拧合在凸台上实现与水箱1的连接；可更换的有机玻璃接头3上设置上下贯穿的气孔11，气孔11等效于气体流道4，在可更换的有机玻璃接头3下端面的气孔11所在位置设置具有内螺纹的安装孔12，气动接头5安装在所述具有内螺纹的安装孔12里，气动接头5可防止水箱1中液体泄漏。
本发明是为了研究多列气泡的行为，因此，所述的可更换的有机玻璃接头3上至少有两个气孔11，对应的具有内螺纹的安装孔12、气动接头3及供气装置也至少有两个，以实现多列气泡行为的研究，但气孔数量及气孔之间的间距要按照可更换的有机玻璃接头的大小合理设置。利用设置在可更换的有机玻璃接头3上的气孔11可以生成具有确定的孔距及孔间距的多列气泡。
供气装置包括自初始端依次用管道气泵9、流量调节阀8、玻璃转子流量计7和止回阀6，气泵9和交流电源10连接，止回阀6的输出端通过管道与气动接头5连接，在管道连接中串联止回阀6，防止水箱中的液体倒流。可通过调节气泵9来初步控制实验中气体流量的大小，用流量调节阀8可对流量进行微调，流量计数由玻璃转子流量计7读出。流量计7可更换量程，小量程流量计计数范围为16-160mL/min，大量程流量计计数范围为160-1600mL/min。
在本发明的具体实施过程中，可以先标准化地加工出同一外径的可更换的有机玻璃接头若干个，根据实验要求在可更换的有机玻璃接头3上钻气孔11及相应的具有内螺纹的安装孔12，可以按照需求更换不同孔径、孔间距的有机玻璃接头，可以不用更换整个实验装置即可实现要求的不同种类的气泡行为研究的实验，包括模拟不同孔径、不同孔间距的多列气泡行为。在可更换的有机玻璃接头3的上表面的气孔11所在的位置可以设置凸台，这样能观测到离水箱底部有一定距离的气泡行为。

Claims (2)

1.一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置，包括水箱、供气装置和管道，其特征在于：还包括可更换的有机玻璃接头和用于连接管道与气孔的气动接头，所述水箱下方设置凸台，凸台设置通孔且通孔带有内螺纹，可更换的有机玻璃接头表面设置外螺纹并与所述内螺纹配合，可更换的有机玻璃接头上设置上下贯穿的气孔，在可更换的有机玻璃接头下端面的气孔所在位置设置具有内螺纹的安装孔，气动接头安装在所述具有内螺纹的安装孔里，至少有两个所述气孔，对应的具有内螺纹的安装孔、气动接头及供气装置也至少有两个。
2.根据权利要求1所述的一种用于多列气泡行为研究的可拆卸实验装置，其特征在于：所述供气装置包括自初始端依次用管道连接气泵、流量调节阀、玻璃转子流量计、和止回阀，止回阀的输出端通过管道与气动接头连接。
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