一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，包括水箱、水箱出水管道、水泵、水泵出水管道、电磁阀、连接管道、弯头、电磁流量计、压力表、实验文丘里管段、水箱回水管道、气泡注射组、步进电机、实验桌、计算机、电磁阀控制器、数据采集卡和步进电机控制器。水箱、水泵、电磁阀、电磁流量计、压力表、实验文丘里管段之间通过连接管道和弯头连接，构成整个实验系统水回路。计算机控制步进电机启停，与步进电机相连的气泡注射器完成向文丘里管内定流量注气操作。调整替换与步进电机相连的气泡注射器，可以实现各工况下变气泡参数的流动特性实验。本实用新型专利技术可以完成不同注气流量、注气位置时的文丘里气泡实验。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台
本技术涉及气液两相流
，特别是涉及一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台。
技术介绍
气液两相流是指液相流体与气相流体间的混合流动。气液两相流是自然界及人类生产和生活中应用广泛的多相流形式，是最为普遍的多相流动方式。气液两相流在电力、石化、冶炼和制冷等领域具有非常广阔的应用空间。文丘里管具有结构简单和稳定耐用等诸多优点，在生产生活等多种工程实践领域具有广泛的应用前景，比如测量速度和流量等。目前，国内外科研工作者的研究多侧重于参数测量和射流装置方面。虽然有文丘里管用于混合的研究，但是多为燃气与空气的预混合，用于互不相容的气液混合方面的研究则相对较少。针对经典文丘里管喉部开孔而成的文丘里混合器用于气液掺混方面的探究，多采用空压机作为气源进行注气压力实验研究，无法实现以注气流量和掺混气泡参数为变量的实验探究，制约气液掺混效果的改善和流动特性机理的全面分析；同时，空压机设备的使用也大幅度增加了实验台的制造成本。因此一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台成为本领域的技术关键之一。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，能够稳定地向文丘里管内注气，可以调节管内注气流量、注气位置和气泡大小，在多个变量下实现对气泡在文丘里管内流动特性的实验探究。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，包括水箱1、水箱出水管道2、水泵3、水泵出水管道4、电磁阀5、连接管道a6、弯头a7、连接管道b8、电磁流量计9、连接管道c10、弯头b11、压力表12、实验文丘里管段13、连接管道d14、弯头c15、连接管道e16、弯头d17、水箱回水管道18、气泡注射组19、步进电机20、实验桌a21、实验桌b22、计算机23、电磁阀控制器24、数据采集卡25和步进电机控制器26；水箱1的出水口、水箱出水管道2、水泵3的入水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路前半部分，水泵3的入水口、水泵出水管道4、电磁阀5、连接管道a6、弯头a7、连接管道b8、电磁流量计9、连接管道c10、弯头b11、压力表12、实验文丘里管段13、连接管道d14、弯头c15、连接管道e16、弯头d17、水箱回水管道18、水箱1的回水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路后半部分，上述两部分共同构成整个实验系统水回路；计算机23、电磁阀控制器24和电磁阀5通过双绞线相连，计算机23、数据采集卡25通过转换线相连，数据采集卡25通过双绞线分别和电磁流量计9和压力表12相连，计算机23、步进电机控制器26和步进电机20通过双绞线相连；步进电机20顶端的螺帽201与气泡注射器活塞芯杆底部配合相接，气泡注射器顶部穿入实验文丘里管段13的注射孔131，作为整个实验台的气泡发生装置。所述步进电机20包含螺帽201、转轴202、电机箱203和固定支架204；螺帽201内含钢珠，转轴202侧面攻有螺纹，结构与螺杆相近，螺帽201与转轴202共同构成滚珠丝杠结构，将转轴202的周向转动转化为螺帽201的轴向位移；电机箱203外形为长方体，底座四角设置固定支架204，实现对整个步进电机20的位置固定。所述气泡注射组19包括气泡注射器a191、气泡注射器b192、气泡注射器c193和气泡注射器d194；气泡注射器a191包括针头a1911、针筒a1912和活塞芯杆a1913，气泡注射器b192包括针头b1921、针筒b1922和活塞芯杆b1923，气泡注射器c193包括针头c1931、针筒c1932和活塞芯杆c1933，气泡注射器d194包括针头d1941、针筒d1942和活塞芯杆d1943；上述针头的外径均为0.5cm，其中，针头a1911、针头c1931和针头d1941内径均为0.4cm，针头b1921内径为0.25cm，针头a1911、针头b1921和针头d1941长度均为12cm，针头c1931长度为9cm；上述针筒均为圆柱形，其中，顶部圆面中心带有注射头，底部带有含四个通孔的圆盘，针筒a1912、针筒b1922和针筒c1932的内径均为5cm，外径均为6cm，针筒d1942的内径为2.5cm，外径为3.5cm；各活塞芯杆的底部均为结构相同的圆盘，各活塞芯杆的中间连接结构与对应针筒内壁无接触，其中，活塞芯杆a1913、活塞芯杆b1923、活塞芯杆c1933的顶部均为结构相同的圆盘，直径均为5cm，活塞芯杆d1943的顶部圆盘直径为2.5cm。所述实验文丘里管段13包括注射孔131、螺纹杆a132、螺纹杆b133、螺纹杆c134和螺纹杆d135；整个文丘里管段为一个喉部带有注射孔131的文丘里圆柱形有机玻璃管，注射孔131为圆柱形孔，直径与气泡注射器针头外径相同；螺纹杆a132、螺纹杆b133、螺纹杆c134和螺纹杆d135为沿文丘里管圆柱形外侧壁面伸出的四个圆柱体形螺纹杆，上述螺纹杆轴心线到文丘里管段12喉部引射孔轴线的距离相等，直径与气泡注射器针筒底面圆盘通孔直径相同，并且均设有相匹配的螺母。所述计算机23通过步进电机控制器26控制步进电机20运行，转轴202转动带动螺帽201匀速轴向上升，推动与其相连的气泡注射器的活塞芯杆匀速上升，推动针筒内的气体经针头注入文丘里管段13内，实现气泡注射器向实验文丘里管段13喉部内的定流量注气。所述注射气泡组19中的各气泡注射器可以相互替换地与步进电机20的螺帽201相连接，各气泡注射器的针头内径、针头长度和针筒内径不尽相同，替换与步进电机20的转轴202相连的气泡注射器，可以改变实验文丘里管段13中产生气泡的大小、位置和数量。本技术的有益效果是：本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，相较常规文丘里采用空压机的气泡实验台，通过步进电机和气泡注射器替代空压机作为各工况下的气泡发生器，既实现额定注气流量下的实验，又降低实验的采购及运行成本；并且通过替换与步进电机相连接的气泡注射器，改变文丘里管内产生气泡的各项参数，完成在各个工况下变气泡参数的流动特性实验。附图说明图1为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的正视三维图；图2为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的后视三维图；图3为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的步进电机、气泡注射器和实验文丘里管段连接后的三维视图；图4为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的步进电机、气泡注射器和实验文丘里管段连接后的第一主视图(文丘里管剖面)；图5为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的步进电机、气泡注射器和实验文丘里管段连接后的第二主视图(文丘里管剖面)；图6为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的步进电机、气泡注射器和实验文丘里管段连接后的第三主视图(文丘里管剖面)；图7为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的步进电机的三维视图；图8为本技术一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，其特征在于：包括水箱(1)、水箱出水管道(2)、水泵(3)、水泵出水管道(4)、电磁阀(5)、连接管道a(6)、弯头a(7)、连接管道b(8)、电磁流量计(9)、连接管道c(10)、弯头b(11)、压力表(12)、实验文丘里管段(13)、连接管道d(14)、弯头c(15)、连接管道e(16)、弯头d(17)、水箱回水管道(18)、气泡注射组(19)、步进电机(20)、实验桌a(21)、实验桌b(22)、计算机(23)、电磁阀控制器(24)、数据采集卡(25)和步进电机控制器(26)；水箱(1)的出水口、水箱出水管道(2)、水泵(3)的入水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路前半部分，水泵(3)的入水口、水泵出水管道(4)、电磁阀(5)、连接管道a(6)、弯头a(7)、连接管道b(8)、电磁流量计(9)、连接管道c(10)、弯头b(11)、压力表(12)、实验文丘里管段(13)、连接管道d(14)、弯头c(15)、连接管道e(16)、弯头d(17)、水箱回水管道(18)、水箱(1)的回水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路后半部分，上述两部分共同构成整个实验系统水回路；计算机(23)、电磁阀控制器(24)和电磁阀(5)通过双绞线相连，计算机(23)、数据采集卡(25)通过转换线相连，数据采集卡(25)通过双绞线分别和电磁流量计(9)和压力表(12)相连，计算机(23)、步进电机控制器(26)和步进电机(20)通过双绞线相连；步进电机(20)顶端的螺帽(201)与气泡注射器活塞芯杆底部配合相接，气泡注射器顶部穿入实验文丘里管段(13)的注射孔(131)，作为整个实验台的气泡发生装置。...

【技术特征摘要】
1.一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，其特征在于：包括水箱(1)、水箱出水管道(2)、水泵(3)、水泵出水管道(4)、电磁阀(5)、连接管道a(6)、弯头a(7)、连接管道b(8)、电磁流量计(9)、连接管道c(10)、弯头b(11)、压力表(12)、实验文丘里管段(13)、连接管道d(14)、弯头c(15)、连接管道e(16)、弯头d(17)、水箱回水管道(18)、气泡注射组(19)、步进电机(20)、实验桌a(21)、实验桌b(22)、计算机(23)、电磁阀控制器(24)、数据采集卡(25)和步进电机控制器(26)；水箱(1)的出水口、水箱出水管道(2)、水泵(3)的入水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路前半部分，水泵(3)的入水口、水泵出水管道(4)、电磁阀(5)、连接管道a(6)、弯头a(7)、连接管道b(8)、电磁流量计(9)、连接管道c(10)、弯头b(11)、压力表(12)、实验文丘里管段(13)、连接管道d(14)、弯头c(15)、连接管道e(16)、弯头d(17)、水箱回水管道(18)、水箱(1)的回水口依次通过法兰连接，构成实验系统水回路后半部分，上述两部分共同构成整个实验系统水回路；计算机(23)、电磁阀控制器(24)和电磁阀(5)通过双绞线相连，计算机(23)、数据采集卡(25)通过转换线相连，数据采集卡(25)通过双绞线分别和电磁流量计(9)和压力表(12)相连，计算机(23)、步进电机控制器(26)和步进电机(20)通过双绞线相连；步进电机(20)顶端的螺帽(201)与气泡注射器活塞芯杆底部配合相接，气泡注射器顶部穿入实验文丘里管段(13)的注射孔(131)，作为整个实验台的气泡发生装置。2.根据权利要求1所述的一种可调节注气流量和气泡参数的文丘里气水掺混实验台，其特征在于：所述气泡注射组(19)包括气泡注射器a(191)、气泡注射器b(192)、气泡注射器c(193)和气泡注射器d(194)；气泡注射器a(191)包括针头a(1911)、针筒a(1912)和活塞芯杆a(1913)，气泡注射器b(192)包括针头b(1921)、针筒b(1922)和活塞芯杆b(1923)，气泡注射器c(193...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奕男，吴东垠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61