CN108283155A - 一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，属于生态环境保护试验领域。包括：游泳管、承压槽、水气混合循环通路、气体输入装置；游泳管固定在承压槽内，水汽混合循环通路连接在承压槽的回水口和水气混合出口上，气体输入装置连接在承压槽的进气口处。其有益效果在于：能够控制不同流速，单独进行鱼类的游泳能力试验；能够测量在特定流速时鱼类对过饱和溶解气体水体的耐受性。

Description

一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置

技术领域

本发明涉及一种用于生成流动的气体溶解过饱和水体的装置，属于生态环境保护试验领域。

背景技术

鱼类气泡病是一种由于物理原因造成鱼类生理伤害的疾病。主要是由于水中气体分压总和和超过大气压即气体过饱和造成的鱼类损伤或死亡的疾病。

大坝泄洪造成的下游气体过饱和问题，是水生生物环境评价的重要内容之一。对于水电站建设而言，关注的中心点在于水中溶解的过饱和气体对于鱼类的影响，过饱和溶解气体本身不会对环境造成危害，考虑到对水电站泄洪环境评价的实用性，对鱼类的对溶解过饱和气体的水体的耐受性进行深入研究是十分必要的。

现有的测试鱼类对溶解气体耐受性的装置缺乏促使鱼类游泳的必要措施。鱼类在无流速的水体内活动，基本不游泳，其测试结果与天然状态下鱼类在流动水体中的游泳状态有很大不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，以模拟在天然流水状态下溶解气体过饱和的水体。

本发明采用的技术方案如下：

一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，包括：游泳管、承压槽、水气混合循环通路、气体输入装置；游泳管固定在承压槽内，水汽混合循环通路连接在承压槽的回水口和水气混合出口上，气体输入装置连接在承压槽的进气口处。

上述的游泳管包括：动力装置和主管道，

所述的动力装置包括：控制器、电机、电机主轴、主轴支架、螺旋桨；

所述的电机与控制器通过信号电缆和电力电缆相互连接，控制器为电机提供动力和控制信号；

电机主轴通过轴承固定在主轴支架上，螺旋桨固定在电机主轴上；

所述的主管道包括：端板、主管道分流口、均分板、进水整流格栅、流速测量孔、置鱼孔、出水整流格栅；

所述的电机固定在承压槽外侧；

所述的主管道为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管；

所述的主管道分流口是主管道上靠近端板侧开的四个孔；

其在主管道上的布置方式为：1)在主管道上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板侧的边界；2)以主管道截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴的长度，并减小对主轴支架的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆形或圆角矩形，以保证其较好流态和较低流速。

所述的均分板为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角；均分板的作用一方面是使得流过水体均匀分配为4份，另一方面减弱由于螺旋桨产生螺旋流的螺旋态。

所述的进水整流栅格和出水整流栅格装置结构相同，均分为三层，每层形状也相同，其制作方法如下：

M1)取厚度为2cm，直径等于主管道内径的圆形有机玻璃板；

M2)在有机玻璃板上均匀布置边长为2cm的正六边型孔，孔与孔之间的边距为2mm；

M3)每层依次旋转60度组合为一个进水整流栅格。

同样以上方法制成一个出水整流栅格。

本装置使用时包括流速率定过程和工作过程，具体而言：

本装置的流速率定包括以下步骤：

L1)将电机和整个主管道浸入水中，控制器保持在水面以上；

L2)将流速仪安装在流速测量孔上，使得流速仪的测点分别布置在主管道中心线上即中部，主管道半径的上一半位置即上部，以及主管道半径的下一半位置即下部，分别测得流速；

L3)调整控制器，获得上部、中部、下部流速与控制电压关系。

其工作时包括以下步骤：

W1)将电机和整个管道浸入水中，控制器在水面以上；

W2)打开置鱼孔将鱼放入主管道中，鱼在管道的进水整流栅格和出水整流栅格之间活动；

W3)打开控制器，调整电机转速和游泳管内流速可以开始测量鱼类的游泳能力。

上述的承压槽为截面为正方形的长方体槽，其顶部设置水气混合出口，回水入口，侧面上部设置进水口，侧面底部设置进气口；

承压槽内设置四个斜角支撑，将游泳管固定在正方形断面正中，即主管道的圆心与正方形的形心重合。

上述的水气混合循环通路包括：水气输出管，水气混合泵，水气泵出管，调压池，回水管；调压池内设置中隔板，中隔板高度为调压池深度的一半；

水流和气泡的混合物通过水气混合泵抽入水气输出管，经过水气泵出管，进入调压池，在调压池中气体和水分离，气体释放到空气中，水通过回水管回到承压槽内；

调压池挂在电动卷扬机上，电动卷扬机固定在高处。整个承压槽内的压力通过调整调压池与承压槽的高差设置。

上述的气体输入装置包括：气泵，输气管，调压阀，5微米陶瓷气泡生成器； 5微米陶瓷气泡生成器安装在承压槽内；

气流通过气泵泵入输气管，通过调压阀设置固定的压力，通过输气管导入5 微米陶瓷气泡生成器，在承压槽内生成气泡，在水流的带动下在承压槽内掺混。

具体而言，本发明的效益如下：

1、能够控制不同流速，单独进行鱼类的游泳能力试验；

2、能够测量在特定流速时鱼类对过饱和溶解气体水体的耐受性；

3、能过较好的观察试验鱼的活动情况。

附图说明

图1为本发明主体结构正视示意图；

图2为本发明主体结构侧视示意图；

图3为本发明游泳管主视示意图；

图4为本发明主轴支架及螺旋桨正视示意图；

图5为本发明均分板正视示意图；

图6为分发明均分板立体示意图；

图7为本发明整流装置正视示意图；

图8为本发明流速仪测点布置示意图；

图9为本发明流速与电压关系示意图；

图10为本发明溶解气体饱和度与时间和压强关系。

具体实施方式

下面具体结合说明书附图对本发明作进一步描述，但不用来限制本发明的保护范围。

一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，包括：游泳管、承压槽2、水气混合循环通路、气体输入装置；游泳管固定在承压槽内，水汽混合循环通路连接在承压槽的回水口22和水气混合出口21上，气体输入装置连接在承压槽的进气口处。

所述的游泳管包括：动力装置和主管道1，

所述的动力装置包括：控制器11-1、电机11-2、电机主轴11-3、主轴支架11-4、螺旋桨11-5；

电机主轴11-3通过轴承固定在主轴支架11-4上，螺旋桨11-5固定在电机主轴 11-3上；

所述的主管道1包括：端板12-1、主管道分流口12-2、均分板12-3、进水整流格栅12-4、流速测量孔12-5、置鱼孔12-6、出水整流格栅12-7；

所述的电机11-2固定在端板12-1上；

所述的主管道1为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管；

所述的主管道分流口12-2是主管道1上靠近端板侧开的四个孔；

其在主管道1上的布置方式为：1)在主管道1上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板12-1侧的边界；2)以主管道1截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴11-3 的长度，并减小对主轴支架11-4的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆形或圆角矩形，以保证其较好流态和较低流速。

所述的均分板12-3为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角；均分板12-3的作用一方面是使得流过水体均匀分配为 4份，另一方面减弱由于螺旋桨11-5产生螺旋流的螺旋态。

所述的进水整流栅格12-4和出水整流栅格装置12-7结构相同，均分为三层，每层形状也相同，其制作方法如下：

1)取厚度为2cm，直径等于主管道内径的圆形有机玻璃板；

2)在有机玻璃板上均匀布置边长为2cm的正六边型孔，孔与孔之间的边距为 2mm；

3)每层依次旋转60度组合为一个进水整流栅格12-4。

本装置使用时包括流速率定过程和工作过程，具体而言：

本装置的流速率定包括以下步骤：

L1)将电机11-2和整个主管道1浸入水中，控制器11-1保持在水面以上；

L2)将流速仪安装在流速测量孔12-5上，使得流速仪的测点分别布置在主管道1中心线上即中部，主管道1半径的上一半位置即上部，以及主管道1半径的下一半位置即下部，分别测得流速；

L3)调整控制器11-1，获得上部、中部、下部流速与控制电压关系。

其工作时包括以下步骤：

W1)将电机11-2和整个主管道1浸入水中，控制器11-1在水面以上；

W2)打开置鱼孔12-6将鱼放入主管道1中，鱼在管道的进水整流栅格12-4和出水整流栅格12-7之间活动；

W3)打开控制器11-1，调整电机11-2转速和主管道1内流速可以开始测量鱼类的游泳能力。

上述的水气混合循环通路包括：水气输出管34，水气混合泵44，水气泵出管32，调压池3，回水管31；

水流和气泡的混合物通过水气混合泵33抽入水气输出管34，经过水气泵出管 32，进入调压池3，在调压池3中气体和水分离，气体释放到空气中，水通过回水管回31到承压槽2内；

调压池3挂在电动卷扬机4上，电动卷扬机4固定在高处；整个承压槽2内的压力通过调整调压池3与承压槽2的高差设置。

上述的气体输入装置包括：气泵5，输气管51，调压阀52，5微米陶瓷气泡生成器53；5微米陶瓷气泡生成器53安装在承压槽2内；

气流通过气泵5泵入输气管51，通过调压阀52设置固定的压力，通过输气管51导入5微米陶瓷气泡生成器53，在承压槽2内生成气泡，在水流的带动下在承压槽2内掺混。

本发明的使用步骤为：

1)将承压槽2内充满水，水淹没游泳管，将试验用鱼装入游泳管，盖上承压槽2顶盖；

2)调整调压池3到设定高度，继续向承压槽内充水，使得调压池3内水面超过调压池中隔板高度，承压槽2内获得设定压力；

3)打开控制器11-1使得电机11-2达到设定转速；

4)记录时间和鱼游泳状态。

在完成一组试验后重新调整调压池2位置和电机转速，进行下一组试验。

Claims (6)

1.一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于，包括：游泳管、承压槽、水气混合循环通路、气体输入装置；游泳管固定在承压槽内，水汽混合循环通路连接在承压槽的回水口和水气混合出口上，气体输入装置连接在承压槽的进气口处。

所述的游泳管包括：动力装置和主管道，

所述的动力装置包括：控制器、电机、电机主轴、主轴支架、螺旋桨；

所述的电机为水下电机，其与控制器通过信号电缆和电力电缆相互连接，控制器为电机提供动力和控制信号；

电机主轴通过轴承固定在主轴支架上，螺旋桨固定在电机主轴上；

所述的主管道包括：端板、主管道分流口、均分板、进水整流格栅、流速测量孔、置鱼孔、出水整流格栅；

所述的电机固定在端板上；

所述的主管道为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管。

2.根据权利要求1所述的一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于：所述的主管道分流口是主管道上靠近端板侧开的四个孔；

其在主管道上的布置方式为：1)在主管道上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板侧的边界；2)以主管道截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴的长度，并减小对主轴支架的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆角矩形。

3.根据权利要求1所述的一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于：所述的均分板为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角。

4.根据权利要求1所述的一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于：所述的承压槽为截面为正方形的长方体槽，其顶部设置水气混合出口，回水入口，侧面上部设置进水口，侧面底部设置进气口；

承压槽内设置四个斜角支撑，将游泳管固定在正方形断面正中，即主管道的圆心与正方形的形心重合。

5.根据权利要求1所述的一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于：上述的水气混合循环通路包括：水气输出管，水气混合泵，水气泵出管，

调压池，回水管；调压池内设置中隔板，中隔板高度为调压池深度的一半；

水流和气泡的混合物通过水气混合泵抽入水气输出管，经过水气泵出管，进入调压池，在调压池中气体和水分离，气体释放到空气中，水通过回水管回到承压槽内；

调压池挂在电动卷扬机上，电动卷扬机固定在高处。整个承压槽内的压力通过调整调压池与承压槽的高差设置。

6.根据权利要求1所述的一种槽式过饱和气体溶解流动水体生成装置，其特征在于：述的气体输入装置包括：气泵，输气管，调压阀，5微米陶瓷气泡生成器；5微米陶瓷气泡生成器安装在承压槽内；

气流通过气泵泵入输气管，通过调压阀设置固定的压力，通过输气管导入5微米陶瓷气泡生成器，在承压槽内生成气泡，在水流的带动下在承压槽内掺混。