CN204287146U - 一种曝气参数对涌升流影响的实验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种曝气参数对涌升流影响的实验台。本实用新型包括水箱、顶部移动平台、底部移动平台、挡板、长焦数码相机、直读式流量计、曝气装置。在水箱顶部设置有顶部移动平台，挡板的一端固定在顶部移动平台，另一端伸入水中，挡板上贴有标尺；在水箱底部设置底部移动平台，曝气装置中的曝气头装在底部移动平台上；所述直读式流量计上端固定在水箱顶部的移动平台上，下端没入水中；所述长焦数码相机放置在水箱正前方，通过前方透明的钢化玻璃观察并拍摄图片。本实用新型通过曝气装置产生不同尺寸的气泡，利用相机和标定挡板测量气泡的尺寸，利用直读式流量计测量涌升流的流量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种曝气参数对涌升流影响的实验台。
背景技术
水下注气液体提升理论对于研制高效率的河海化冰系统、海水营养盐提升系统等水下装备技术有着重要指导意义。该技术领域现有理论较为简单，未考虑气泡尺度等参数对涌升流的影响，也无法提供一个通用和准确的工程设计准则。
气泡尺度是气泡的一个重要参数，会对很多相关的工业生产造成影响，比如气泡尺度对流化炉内颗粒悬浮、气体溶解效率、废水分离等领域都存在较大的影响。虽然，目前对气泡尺度相关规律的研究较多，但是，以气泡群为对象的研究大多都只是停留在数值模拟方面，很少有通过实验来研究曝气参数对涌升流的影响。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于研究曝气参数对涌升流影响的实验台，并给出其使用方法。方便学者在实验室条件下研究气泡尺寸、气体流量以及壁面距离等对涌升流流量的影响。
本实用新型包括水箱、顶部移动平台、底部移动平台、挡板、长焦数码相机、直读式流量计、曝气装置。在水箱顶部设置有顶部移动平台，挡板的一端固定在顶部移动平台，另一端伸入水中，挡板上贴有标尺；在水箱底部设置底部移动平台，曝气装置中的曝气头装在底部移动平台上；所述直读式流量计上端固定在水箱顶部的移动平台上，下端没入水中；所述长焦数码相机放置在水箱正前方，通过前方透明的钢化玻璃观察并拍摄图片。
进一步说，所述顶部移动平台由四根导轨、滑块和支撑平台组成，两根导轨沿水箱顶端前后边沿固定安装，并将滑块套在导轨上；另外两根导轨安装在上述滑块上，安装后四根导轨呈井字状，前后方向上导轨装上滑块，并将滑块固定在支撑平台上。
进一步说，所述底部移动平台由两根导轨、滑块、平台、滑轮和尼龙绳组成，两根导轨中间位置分别装有止动轴肩，水平方向安装在水箱底部的中心位置，并在导轨上面安装滑块，滑块上安装平台；水箱的左右两个壁面、顶部和底部中心分别安装四个定滑轮，左右两侧分别有尼龙绳绕过定滑轮连接在平台上。
进一步说，所述曝气装置包括气泵、减压阀、节流阀、转子流量计、压力表、曝气头以及输气管，气泵出口接减压阀入口，减压阀出口接节流阀入口，节流阀出口接转子流量计入口，转子流量计出口接压力表入口，压力表出口接曝气头入口，曝气头上装有可更换的曝气板。
本实用新型通过曝气装置产生不同尺寸的气泡，利用相机和标定挡板测量气泡的尺寸，利用直读式流量计测量涌升流的流量。
附图说明
图1是本实用新型的总体结构示意图；
图2是图1中顶部移动平台的三维示意图；
图3是图1中底部移动平台的三维示意图；
图4是图1中曝气装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实验台主要包括水箱1、顶部移动平台2、直读式流量计3、挡板与长焦数码相机4、底部移动平台5、曝气装置6。
图中水箱1是高度为3~4米的长方体水箱，其中正前方安装有钢化玻璃，并将其作为观察壁。
如图2所示，顶部移动平台2由四根导轨21、24、滑块22以及平台23组成，两根导轨21沿水箱顶端前后边沿固定，导轨上安装滑块22，另外两根导轨24前后方向安装在滑块22上，四根导轨呈‘井’字状，前后方向上导轨24安装滑块，平台23固定在滑块上。
如图3所示，底部移动平台5由两根导轨51、滑块52、平台53、滑轮54和尼龙绳55组成，两根导轨51的中间位置分别有止动轴肩，左右方向安装在水箱底部的中心位置，上面安装滑块52，滑块52上安装平台53，水箱左右壁面顶部和底部中心分别安装四个定滑轮54，左右两侧分别有尼龙绳55绕过滑轮54连接在平台53上。
直读式流量计3上端固定在顶部移动平台2上，下端没入水中。挡板与长焦相机用于拍摄水中的气泡群，挡板上贴有标尺，垂直放置在水中，并将其固定在顶部可移动平台上，长焦相机放置在水箱前面，透过前方透明的钢化玻璃观察并拍摄图片。
如图4所示，曝气装置6包括气泵66、减压阀65、节流阀64、转子流量计63、压力表62、曝气头61以及输气管，气泵66出口接减压阀65进口，减压阀65出口接节流阀64进口，节流阀64出口接转子流量计63进口，转子流量计63出口接压力表62进口，压力表62出口接曝气头61进口，曝气头的曝气板可以更换。
下面对实验台的使用方法包括气泡直径测量和涌升流流量测量两部分进行说明，具体为：
A.气泡直径测量
曝气开始待气泡群稳定后，调节挡板至观测位置；调节水箱前方三脚架的高度至相机与挡板水平，对焦后即可拍摄挡板前方的气泡群；相机和档板位置不同，图像中气泡群的大小随光线的改变而改变。档板上标定尺和气泡尺寸相同，标定尺和气泡在同一竖直面内。因此，对比照片中气泡的尺寸与标尺，可以较为准确地获得气泡的直径。
B.涌升流流量测量
在曝气头上方，将高度相同的平面分割成边长相等的棋盘式小正方形，用旋转测速仪分别测量各个小正方形中心处水流的流速，并用这个流速近似为它所覆盖正方形区域的平均流速。然后，再将这个小正方形中涌升流的流量近似成它中心流速与其面积之积，通过该层涌升流的流量即为所有垂直方向上通过这一系列小正方形的涌升流流量的总和；通过顶部移动平台可以实现测速仪的精确定位。
以上对本实用新型专利所提供的实验平台进行了详细介绍，在具体实施中，技术人员可能会依据本实用新型的思路进行改变，在不脱离本实用新型原理的前提下，凡依本实用新型涉及思想所做的任何改变都在本实用新型的专利的保护范围之内。
Claims (4)
1. 一种曝气参数对涌升流影响的实验台，包括水箱、顶部移动平台、底部移动平台、挡板、长焦数码相机、直读式流量计、曝气装置，其特征在于：
在水箱顶部设置有顶部移动平台，挡板的一端固定在顶部移动平台，另一端伸入水中，挡板上贴有标尺；在水箱底部设置底部移动平台，曝气装置中的曝气头装在底部移动平台上；所述直读式流量计上端固定在水箱顶部的移动平台上，下端没入水中；所述长焦数码相机放置在水箱正前方，通过前方透明的钢化玻璃观察并拍摄图片。
2.根据权利要求1所述的一种曝气参数对涌升流影响的实验台，其特征在于：所述顶部移动平台由四根导轨、滑块和支撑平台组成，两根导轨沿水箱顶端前后边沿固定安装，并将滑块套在导轨上；另外两根导轨安装在上述滑块上，安装后四根导轨呈井字状，前后方向上导轨装上滑块，并将滑块固定在支撑平台上。
3.根据权利要求1所述的一种曝气参数对涌升流影响的实验台，其特征在于：所述底部移动平台由两根导轨、滑块、平台、滑轮和尼龙绳组成，两根导轨中间位置分别装有止动轴肩，水平方向安装在水箱底部的中心位置，并在导轨上面安装滑块，滑块上安装平台；水箱的左右两个壁面、顶部和底部中心分别安装四个定滑轮，左右两侧分别有尼龙绳绕过定滑轮连接在平台上。
4.根据权利要求1所述的一种曝气参数对涌升流影响的实验台，其特征在于：所述曝气装置包括气泵、减压阀、节流阀、转子流量计、压力表、曝气头以及输气管，气泵出口接减压阀入口，减压阀出口接节流阀入口，节流阀出口接转子流量计入口，转子流量计出口接压力表入口，压力表出口接曝气头入口，曝气头上装有可更换的曝气板。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105203299A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 浙江大学 | 注气式人工上升流实验平台 |
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2014
- 2014-12-05 CN CN201420759693.8U patent/CN204287146U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN105203299A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 浙江大学 | 注气式人工上升流实验平台 |
| CN105203299B (zh) * | 2015-10-20 | 2018-02-27 | 浙江大学 | 注气式人工上升流实验方法 |
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