CN109663517B - 一种反气泡稳定时间控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反气泡稳定时间控制装置。包括振动源、容器、液体、泡沫层，容器内储存有制备反气泡的液体，液体表面覆盖有泡沫层，反气泡漂浮于泡沫层底部；容器底部装有振动源，在振动源作用下，容器中液体表面形成波动，装置通过液体的液面波动控制反气泡的稳定时间；反气泡的稳定时间与液面的波动程度有关，液面的波动程度越大，反气泡稳定时间越长，甚至可以永远存在。本发明的反气泡稳定时间控制装置结构简单，操作方便，有利于实现工业中大量反气泡的存储和应用。

Description

一种反气泡稳定时间控制装置
技术领域
本发明涉及反气泡研究领域，具体涉及一种反气泡稳定时间控制装置。
背景技术
反气泡是一种并不常见的物理现象，具有与肥皂泡完全相反的结构：在液体环境中，一层气膜包裹着一个液球，每一个反气泡具有两层气液界面(如图2所示)。这种特殊结构使反气泡在微流体运输、气体润滑和促进气液界面化学反应效率方面具有巨大的应用潜力。
但是，反气泡的稳定时间短，正常情况下只有几分钟甚至几秒钟，这限制了反气泡在工程上的应用。现有的延长反气泡稳定时间的方法主要是改变液体性质(如粘度、表面张力、盐浓度等)，这往往需要引入新的杂质(如甘油、表面活性剂、可溶性盐等)，给实际生产带来不可预测的麻烦。
为实现反气泡的工程应用，需要寻找在不引入新的杂质的条件下控制反气泡稳定时间的方法。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，推动反气泡的工程应用，本发明提出了一种反气泡稳定时间控制装置。
本发明的技术方案如下：
本发明包括振动源、容器、液体、泡沫层，容器内储存有制备反气泡的液体，液体表面覆盖有泡沫层，反气泡漂浮于泡沫层底部；容器底部装有振动源，在振动源带动容器上下作用下，容器中液体表面及其上的泡沫层形成波动，装置通过液体表面及其上的泡沫层波动控制反气泡的稳定时间。
所述反气泡的稳定时间由液面的波动程度所控制，液面的波动程度越大，反气泡稳定时间越长，甚至可以永远存在。
所述液面波动通过调节振动源的振动频率和振幅进行控制。
所述反气泡的直径大小决定了振动源的所需频率大小，反气泡的直径越大，振动源的频率越小。
所述振动源为垂直运动的振动台用于实现液面的上下波动，或是直接作用于液体表面的振动发生装置。
所述反气泡直接在容器中制备形成或从外部装置制备得到后运输至容器中。
所述反气泡的制备方法为射流法或振动法、液滴-液膜法和液滴冲击法等。
所述泡沫层利用鼓气法或振动、搅拌等方法制备得到。
所述泡沫层完全覆盖液面或局部覆盖液面，但反气泡顶部需覆盖有泡沫层。
所述液体为含有表面活性剂的溶液或其他用于制备反气泡的粘性液体。
本发明的有益效果：
1)本发明通过调节振动源强度控制反气泡的稳定时间，无需引入新的杂质。
2)本发明的泡沫层可将反气泡固定，避免因流场变化引起反气泡水平运动，方便观察。
3)本发明结构简单，操作方便，适用工作环境广泛。
附图说明
图1为反气泡稳定时间控制装置示意图；
图2为反气泡与肥皂泡结构对比图；
图中：1振动源，2容器，3液体，4反气泡，5泡沫层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。附图中所描述的实施例仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获取的其他所有实施例，都属于本发明保护范围。
如图1所示，容器2固定在振动台上，容器2内储存有制备反气泡4的液体3，液体3表面覆盖有泡沫层5，反气泡4漂浮于泡沫层5底部；容器2底部装有振动源1，在振动源1带动容器2上下作用下，容器2中液体3表面及其上的泡沫层5形成波动，装置通过液体3的表面及其上的泡沫层5波动控制反气泡4的稳定时间，通过调节振动源1的频率和振幅控制液面波动程度，进而控制反气泡4稳定时间。
如图2所示为反气泡4与肥皂泡的结构对比图，反气泡4具有与肥皂泡完全相反的结构，在液体环境中，一层气膜包裹着一个液球，每一个反气泡4具有两层气液界面。
本发明的工作过程如下：
将容器2固定于振动台上，利用鼓泡法在液体3表面制备一泡沫层5，泡沫层5完全覆盖液面；利用射流法在容器2中产生反气泡4，且确保反气泡4位于泡沫层5底部；给定振动台的振动频率，逐渐增加振幅，直到液面形成波动，随着振幅增加，液面波动增强，当液面波动充分强时，反气泡4稳定时间显著延长。
需要注意的是，当振动台剧烈振动时，构成泡沫层5的气泡尺寸不宜过大。否则，泡沫层5的气泡内部会出现复杂的流体现象影响稳定效果。实际操作过程中，可以通过抽气减小过大气泡的尺寸，来维持气泡内部界面的稳定。
以上所述内容，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的说明。以上内容仅为本发明的具体实施方式，不限于本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：包括振动源（1）、容器（2）、液体（3）、泡沫层（5），容器（2）内储存有制备反气泡（4）的液体（3），液体（3）表面覆盖有泡沫层（5），反气泡（4）漂浮于泡沫层（5）底部；容器（2）底部装有振动源（1），在振动源（1）带动容器（2）上下作用下，容器（2）中液体（3）表面及其上的泡沫层（5）形成波动，装置通过液体（3）表面及其上的泡沫层（5）波动控制反气泡（4）的稳定时间。
2.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡（4）的稳定时间由液面的波动程度所控制。
3.根据权利要求2所述的反气泡稳定时间控制装置，所述液面波动通过调节振动源（1）的振动频率和振幅进行控制。
4.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡（4）的直径大小决定了振动源（1）的所需频率大小。
5.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述振动源（1）为垂直运动的振动台用于实现液面的上下波动，或是直接作用于液体（3）表面的振动发生装置。
6.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡（4）直接在容器（2）中制备形成或从外部装置制备得到后运输至容器（2）中。
7.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡（4）的制备方法为射流法或振动法或液滴-液膜法或液滴冲击法。
8.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述泡沫层（5）利用鼓气法或振动或搅拌制备得到。
9.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述泡沫层（5）完全覆盖液面或局部覆盖液面，但反气泡（4）顶部需覆盖有泡沫层（5）。
10.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述液体（3）为含有表面活性剂的溶液或其他用于制备反气泡的粘性液体。
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