气泡反应器测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气泡反应器测试装置，包括微气泡发生装置、流体振荡器、反应釜、变频循环泵以及循环开式水箱；其中：变频循环泵通过回路管道与循环开式水箱相连接；变频循环泵的出口与微气泡发生装置相连接；微气泡发生装置竖直向上布置，微气泡发生装置的上方通过方管过滤连接至流体振荡器；流体振荡器的上方通过法兰与反应釜的下侧进口连接；反应釜通过管道与循环开式水箱相连接。本发明专利技术能够实现反应釜内的高速混配功能，广泛应用于各行业，本发明专利技术结合了流体振荡器，微气泡发生装置(文丘里鼓泡器)，以及相关控制系统和可视化测量设备，是一种高效的气泡反应器测试装置，并提供了有效的测量和控制手段。

Bubble reactor testing device

The invention provides a bubble reactor test device, including micro bubble generator, fluid oscillator, reactor, variable frequency circulating pump and circulating open water tank; including: variable frequency circulating pump through pipeline and the circulating loop open water tank connected inverter; the outlet of the circulating pump and micro bubble generating device is connected with the micro bubble generator; the vertical layout, above the micro bubble generation device through the square filter connected to a fluid oscillator; above fluid oscillator connected by a flange and the underside of the reactor inlet; the reaction kettle through a pipeline and open water tank connected cycle. The invention can realize the high speed mixing reactor, widely used in various industries, the invention combines fluid oscillator, micro bubble generator (Venturi bubbler), and the relevant control system and visual measurement equipment, is a kind of bubble reactor with high efficiency testing device, and provides measurement and control effective means.

【技术实现步骤摘要】
气泡反应器测试装置
本专利技术涉及测试实验台
，具体地，涉及一种气泡反应器测试装置。
技术介绍
聚变能是最终解决人类能源危机的有效途径之一。随着聚变能技术研究从物理可行性到工程可行性的跨越，包层技术已成为聚变堆工程、聚变-裂变混合堆工程成败的核心技术之一。液态金属包层的氚燃料循环是实现聚变堆，聚变、裂变混合堆正常运行的核心技术之一。氚燃料循环系统由氚净化、氚提取、氚储存、氚测量、氦/水冷却、氚回收等子系统构成，而液态金属鼓泡器位于包层主回路与氚提取系统之间，具有氚在线监测与氚去除的重要功能，是不可缺少的关键部件。由于氢同位素在液态锂铅中的极低溶解度和液态合金的高温、活泼、物理等特性，鼓泡器的研制十分困难。为完成液态锂铅合金鼓泡器LLLB的设计与建造，采用流体力学方法建立了描述气泡直径与粒度分布、含气率特征等动力学行为的代数模型。数值模拟结果表明，床层含气率和稳定气泡粒度分布均不受喷嘴孔径的影响；低气速下气泡破碎远快于气泡的聚并，绝大部分初始气泡直径大于最大稳定直径，其破碎后的直径取决于最大稳定气泡直径的大小；气泡比表面积和传质表面积增大的主要因素是气泡直径分布的变化。LLLB选用提气式鼓泡器，通过旋转喷头不断向锂铅熔体中喷入氦-氢混合小气泡，锂铅熔体中的氚通过扩散进入气泡并随气泡上升离开熔体表面，由于旋转喷头为电动机构，具有一定的不可靠性，因而对无电动机构的气泡反应器测试装置的研究具有重要意义。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的是提供一种气泡反应器测试装置，该测试装置是微气泡发生器和流体振荡器组合系统的测试实验台，能够测试反应釜内能否均匀散布气泡，是一种多功能适用于多种工况的实验台。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种气泡反应器测试装置，包括微气泡发生装置、流体振荡器、反应釜、变频循环泵以及循环开式水箱；其中：所述变频循环泵通过回路管道与循环开式水箱相连接；所述变频循环泵的出口与微气泡发生装置相连接；所述微气泡发生装置竖直向上布置，微气泡发生装置的上方通过方管过度连接至流体振荡器；所述流体振荡器的上方通过法兰与反应釜的下侧进口连接；所述反应釜通过管道与循环开式水箱相连接。优选地，所述变频循环泵的出口通过三通管道与微气泡发生装置相连接，所述三通管道上连接有球阀，所述球阀与微气泡发生装置之间的管道上设置有电磁流量计。优选地，所述微气泡发生装置包括文丘里鼓泡器、蠕动泵、压力表和电磁流量计，所述文丘里鼓泡器的进气口通过软管与蠕动泵连接，所述压力表和电磁流量计分别连接于文丘里鼓泡器上。优选地，所述文丘里鼓泡器包括从上至下依次设置的收缩段、喉部和扩散段，还包括导气管，所述导气管与喉部相连，用于从喉部导入气体。优选地，收缩段的收缩角A＝37°，喉部直径为d3＝23mm，扩散段的扩散角为B＝7.5°，文丘里鼓泡器的进出口直径分别为d1＝d2＝53mm，所述导气管的进气口半径为R1＝0.5mm，所述文丘里鼓泡器的喉部和出口处分别设有压力表测量孔。优选地，所述微气泡发生装置还包括气针，所述气针密封设置于软管与文丘里鼓泡器进气口的连接处。优选地，所述流体振荡器包括振荡器本体，所述振荡器本体的正前侧设有可视化窗口。优选地，所述流体振荡器的内部具有相互连通的收缩流道和扩散流道，所述收缩流道与扩散流道的连接处为一个角度为α的收缩结构，所述扩散流道内具有两个对称设置的导流突台，使扩散流道形成对称的两部分，其中每一部分进口处的渐扩角度为β，每一部分出口处的渐扩角度为γ，每一部分内壁面采用直壁面与曲壁面相互连接的结构，包括依次连接的直壁面L1、曲壁面R1、直壁面L4、曲壁面R3、曲壁面R5、曲壁面R6和曲壁面R8；每一个导流突台的外壁面采用直壁面与曲壁面相互连接的结构，包括依次连接的直壁面L2、曲壁面R2、直壁面L3、曲壁面R4、曲壁面R6、直壁面L5和曲壁面R9。优选地，所述流体振荡器还包括高速摄像机，所述高速摄像机布置于振荡器本体的正前侧可视化窗口处。优选地，所述法兰的中心处设有矩形中孔，所述矩形中孔沿着流道的方向存在扩散角，所述扩散角角度与流体振荡器的出口角相适配。优选地，所述反应釜为透明圆管，所述透明圆管的顶端侧边开孔，并通过管道和重力作用将反应釜内的水排回循环开式水箱。本专利技术提供的气泡反应器测试装置，所述变频循环泵通过回路管道从循环开式水箱抽水进入流动回路，变频循环泵出口设有三通管道和球阀，随后通过一段管道与微气泡发生装置连接，反应釜使用粗圆管替代，粗圆管使用透明管道，所述反应釜的下端出口与流体振荡器的出口之间通过法兰连接，流体振荡器出口和反应釜进口的法兰中孔为矩形孔，孔沿着流道的方向存在扩散角，扩散角度与流体振荡器的出口角相等，透明圆管顶端侧面开孔，通过管道和重力作用将反应釜内的水排回开式循环水箱；形成循环回路。所述微气泡发生装置竖直向上布置，微气泡发生装置的上方通过方管过渡连接至无电动机构的流体振荡器，组成均匀散布的装置，流体振荡器的上方连接反应釜的下侧进口，其中，微气泡发生装置上依次布置两台压力表和一台电磁流量计，流体振荡器的振荡器本体正前侧开可视化有机玻璃窗口，使用高速摄像机布置在流体振荡器正前侧进行观察测量散布效果；微气泡发生装置的文丘里鼓泡器的进气口使用软管与蠕动泵连接，进气口可以使用气针与软管密封的方式插入进气口，或者直接使用软管与鼓泡器侧面进气口相连接；文丘里鼓泡器包括收缩段、喉部、扩散段以及导气孔，，伴随的微气泡发生装置还包括压力表、流量计以及进气设备(包括软管，还可以包括气针)，其中，所述喉部直径为23mm，喉部的扩散角为7.5°，文丘里鼓泡器进出口直径为53mm，垂直于喉部为1mm导气孔，喉部和出口处分别置有压力表测量孔。微气泡发生装置与流体振荡器之间使用方管过渡，微气泡发生器出口为圆管，而流体振荡器进口为方管，为了使液相中包含的弥散物均匀进入流体振荡器，使用方管进行过渡，确保微气泡在进入流体振荡器的入口时，气泡均匀分布；蠕动泵对微气泡发生装置的鼓泡过程，蠕动泵与微气泡发生器喉部使用软管连接，实验过程中，通过调节蠕动泵的转速(鼓入速度)来控制进气流量，或者更换软管与微气泡发生器之间的气针，来控制进气速度。微气泡发生装置的控制设备，在回路中使用球阀来控制液相流量，使用两个压力表，分别置于文丘里管喉部和扩散段出口处，根据文丘里鼓泡器的气泡破碎机制来控制液相流量、喉部压力和出口压力，使气泡在微气泡发生器的扩散段得到最高效率的破碎，以及生成所需尺寸的气泡群。流体振荡器使用正面开窗进行可视化测量的方法，在流体振荡器的正前方布置高速摄像机进行监控以达到实时监控的目的，观察弥散的气泡能否均匀地从振荡器出口进入反应釜。流体振荡器的结构参数：进口为收缩段，进口边长等同于方管边长，流体振荡器内部无电动机构，仅安装两组导流机构，出口为扩散结构，出口处法兰内流道与流体振荡器的出口扩散口采用相同的扩散角结构，确保流体能够顺畅的流入反应釜。粗圆管使用透明有机玻璃制成，底部采用法兰连接，法兰孔使用与流体振荡器相同的扩散角。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术是均匀散布式反应釜实验台，配合所实验的内容，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气泡反应器测试装置，其特征在于，包括微气泡发生装置、流体振荡器、反应釜、变频循环泵以及循环开式水箱；其中：所述变频循环泵通过回路管道与循环开式水箱相连接；所述变频循环泵的出口与微气泡发生装置相连接；所述微气泡发生装置竖直向上布置，微气泡发生装置的上方通过方管过滤连接至流体振荡器；所述流体振荡器的上方通过法兰与反应釜的下侧进口连接；所述反应釜通过管道与循环开式水箱相连接。

【技术特征摘要】
1.一种气泡反应器测试装置，其特征在于，包括微气泡发生装置、流体振荡器、反应釜、变频循环泵以及循环开式水箱；其中：所述变频循环泵通过回路管道与循环开式水箱相连接；所述变频循环泵的出口与微气泡发生装置相连接；所述微气泡发生装置竖直向上布置，微气泡发生装置的上方通过方管过滤连接至流体振荡器；所述流体振荡器的上方通过法兰与反应釜的下侧进口连接；所述反应釜通过管道与循环开式水箱相连接。2.根据权利要求1所述的气泡反应器测试装置，其特征在于，所述变频循环泵的出口通过三通管道与微气泡发生装置相连接，所述三通管道上连接有球阀，所述球阀与微气泡发生装置之间的管道上设置有电磁流量计。3.根据权利要求1所述的气泡反应器测试装置，其特征在于，所述微气泡发生装置包括文丘里鼓泡器、蠕动泵、压力表和电磁流量计，所述文丘里鼓泡器的进气口通过软管与蠕动泵连接，所述压力表和电磁流量计分别连接于文丘里鼓泡器上；所述文丘里鼓泡器包括从上至下依次设置的收缩段、喉部和扩散段，还包括导气管，所述导气管与喉部相连，用于从喉部导入气体。4.根据权利要求3所述的气泡反应器测试装置，其特征在于，收缩段的收缩角A＝37°，喉部直径d3＝23mm，扩散段的扩散角为B＝7.5°，文丘里鼓泡器的进口和出口直径分别为d1＝d2＝53mm，所述导气管的进气口半径为R1＝0.5mm，所述文丘里鼓泡器的喉部和出口处分别设有压力表测量孔。5.根据权利要求3-4中任一项所述的气泡反应器测试装置，其特征在于，所述微气泡发生装...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹俊连，宋煜晨，钱雅兰，蔡康贝，王德忠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31