本发明专利技术涉及一种用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，包括气泡发生装置、液滴发生装置、循环管道、控温装置和图像采集装置，气泡发生装置和液滴发生装置通过循环管道相连，控温装置设置在循环管道的外部，图像采集装置设置在循环管道上。本发明专利技术模拟中气泡和液滴的粒径大小和碰撞频率通过调整注射泵的连接针头和流量进行控制，用于模拟不同温度下和垂直管道不同偏移角度下气泡与液滴不同粒径比在不同碰撞频率下的碰撞情况，实时监测连续介质中气泡与液滴在气浮过程中的碰撞过程，研究不同情况下气浮过程中的气泡与液滴碰撞的动力学行为规律与转变机制。规律与转变机制。规律与转变机制。
【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置
[0001]本专利技术涉及气浮工艺
，具体是一种用于模拟气泡与液滴(如油滴或水滴)相互碰撞的装置。
技术介绍
[0002]气浮法是一种在国内外广泛应用的污水处理技术，其原理是将大量的气泡通入污水中，与废水中细微的悬浮液滴或颗粒发生黏附，并一起浮升到液面，最后被撇除，达到净化污水的目的。在很多工业生产、生活污水中，往往含有比重接近于1的细微悬浮液滴，例如废油、乳化油、化学溶剂何其他低密度的液体等。这些污染物很难高效地用自然沉淀或自然上浮方法从污水中分离出来，但它们地存在又严重影响着设备的正常运行以及出水水质，因此必须使用沉淀法以外的其他方法对其进行去除，而气浮法就是目前最有效的方法之一。
[0003]气浮法主要受停留时间、溶气压力和气泡尺寸等因素的影响，而气泡的尺寸将直接影响气浮效果。关于气泡尺寸与污水处理效果之间的关系，一般认为大气泡的存在会降低气浮效率，并且会对气浮形成的絮体以及气浮层产生较大扰动干扰气泡与油滴的结合，从而使出水浊度增大。但事实证明气泡太小也不利于气浮。一般而言，当水中的悬浮物性质一定时，气泡越小越好。但是，另一方面，气泡太小也会带来问题，因为单位体积的水中杂质如果要上浮必须吸附足够多的微小气泡，这也会相应的增加气泡与杂质黏附的难度。并且气泡越小，溶气气浮中需要溶解的气泡量就更多，因此所需提供的压力就要越大，也造成了能量的浪费。由于上述的复杂性，使得气泡粒径在气浮法中的适用值迄今为止在国际上都未得到满意的解决方法，气浮过程中对气泡碰撞的观测也因此成为国内外科技工作者争相探索的热点课题。
[0004]现有的气浮的研究都主要关注改进气浮工艺，通过改变气浮过程的宏观参数来提高气浮效率，而有关气浮机理的研究较少。气浮过程中最重要的部分就是气泡与油滴的碰撞与结合过程，这一过程主要包括三个步骤。首先是气泡与油滴相互接触发生碰撞，随后气泡与油滴相互黏附，最后气泡与油滴稳定聚集形成絮凝体上浮。其中油滴与气泡的碰撞过程在整个气浮过程中至关重要，这一过程会直接影响到油滴与气泡的结合效率，对气浮的效率产生重要影响，并且直接影响了气浮净水的效率以及生产工艺中的能量损耗。然而，目前尚未有成熟的理论来解释气浮过程中的这一碰撞过程的微观机理。有部分学者通过高速摄影手段试图找出一些气浮现象的机理解释，但由于气浮过程气泡与油滴粒径可能很小，缺乏行之有效的物理模拟实验装置，很难通过实验的方法得到有效的数据。
[0005]因此，建立一套可控制气泡与油滴粒径和碰撞频率的实验装置，对气浮过程中油滴与气泡碰撞的微观机理进行研究，已成为目前迫切需要解决的难题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，以解决上述背景
技术中气浮过程气泡与液滴(如油滴或水滴)碰撞过程难以模拟的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]一种用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，包括循环管道、气泡发生装置、介质输入装置、液滴发生装置、控温装置和图像采集装置；
[0009]所述循环管道分为上升段、过渡段和下降段，所述上升段和所述过渡段通过旋转法兰连接，以实现模拟不同工况下，碰撞发生时的不同倾斜角度，并且所述上升段为透明管，以适用于观察气泡与油滴或者水滴的碰撞过程，所述过渡段与所述下降段相连通；
[0010]所述气泡发生装置、所述介质输入装置和所述液滴发生装置设置在所述上升段上，所述介质输入装置适于向所述循环管道提供液体介质，所述气泡发生装置发生的气泡通过所述液体介质进入所述上升段，所述气泡发生装置设置在所述液滴发生装置的下方，以实现油滴或者水滴与气泡在所述上升段发生碰撞；
[0011]所述控温装置设置在所述循环管道的外部，所述控温装置适于对所述循环管道进行加热或降温；
[0012]所述图像采集装置设置在所述上升段处，所述图像采集装置适于监控气泡与油滴或者水滴的碰撞过程。
[0013]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述气泡发生装置包括气罐、第一微量注射泵和缓冲室，所述气罐与所述缓冲室通过所述第一微量注射泵相连，所述缓冲室内发生气泡，通过改变所述缓冲室内的注气量来实现达到改变气泡的发生频率，通过改变所述第一微量注射泵的针头的直径来实现达到改变发生的气泡的粒径大小。
[0014]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述缓冲室包括发生腔、微量注射器连接口和连接管连接口，所述发生腔的底部设有所述微量注射器连接口，所述微量注射器连接口与所述第一微量注射泵通过所述第一微量注射泵的针头相连，所述发生腔的顶部设有所述连接管连接口，所述连接管连接口通过所述介质输入装置与所述上升段相连。
[0015]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述介质输入装置包括往复泵、介质罐、流量计、介质输送管、连接管，所述往复泵与所述介质罐相连，所述介质罐的出液端通过所述介质输送管与所述连接管相连，靠近所述连接管处的所述介质输送管为软管，所述介质输送管上设有所述流量计，所述连接管的一端与所述连接管连接口相连，所述连接管的另一端与所述上升段相连。
[0016]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述连接管包括管体、进水端、球阀、进气端和第一法兰，所述进水端设置在所述管体的底端的侧壁上，所述进水端处设有所述球阀，所述进水端与所述介质输送管通过所述球阀相连，所述进气端设置在所述管体的底端，所述管体的顶端通过所述第一法兰与所述上升段相连，所述液滴发生装置与所述第一法兰之间的所述上升段的管路的一侧设有所述图像采集装置。
[0017]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述液滴发生装置包括罐体、第二微量注射泵、供液管和第二连接法兰，所述罐体、所述第二微量注射泵与所述第二连接法兰通过所述供液管相连，所述供液管靠近所述第二连接法兰处为软管，所述第二连接法兰与所述上升段相连，所述第二连接法兰上设有开口，所述开口用于与所述第二微量注射泵连接，所述第二连接法兰与所述旋转法兰之间的所述上升段的一侧设有所述图像采
集装置。
[0018]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述控温装置包括水浴循环套管和水浴控制器，所述水浴循环套管套设在所述循环管道的外壁上，所述水浴循环套管与所述水浴控制器相连。
[0019]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述用于模拟气泡和液滴相互碰撞的装置还包括油水分离器和螺杆泵，所述油水分离器的进液端与所述下降段相连，所述油水分离器的出液端通过所述螺杆泵与所述罐体相连。
[0020]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述上升段的管道包括圆形通道和方形外壁，介质输送管所述圆形通道外包裹方形外壁，所述方形外壁与所述圆形通道之间的夹层内充有纯净水。
[0021]所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，优选地，所述气泡发生装置与所述液滴发生装置之间的所述上升段的管道可拆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，其特征在于，包括循环管道、气泡发生装置、介质输入装置、液滴发生装置、控温装置和图像采集装置；所述循环管道分为上升段、过渡段和下降段，所述上升段和所述过渡段通过旋转法兰连接，以实现模拟不同工况下，碰撞发生时的不同倾斜角度，并且所述上升段为透明管，以适用于观察气泡与液滴的碰撞过程，所述过渡段与所述下降段相连通；所述气泡发生装置、所述介质输入装置和所述液滴发生装置设置在所述上升段上，所述介质输入装置适于向所述循环管道提供液体介质，所述气泡发生装置发生的气泡通过所述液体介质进入所述上升段，所述气泡发生装置设置在所述液滴发生装置的下方，以实现液滴与气泡在所述上升段发生碰撞；所述控温装置设置在所述循环管道的外部，所述控温装置适于对所述循环管道进行加热或降温；所述图像采集装置设置在所述上升段处，所述图像采集装置适于监控气泡与液滴的碰撞过程。2.根据权利要求1所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，其特征在于，所述气泡发生装置包括气罐、第一微量注射泵和缓冲室，所述气罐与所述缓冲室通过所述第一微量注射泵相连，所述缓冲室内发生气泡，通过改变所述缓冲室内的注气量来实现达到改变气泡的发生频率，通过改变所述第一微量注射泵的针头的直径来实现达到改变发生的气泡的粒径大小。3.根据权利要求2所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，其特征在于，所述缓冲室包括发生腔、微量注射器连接口和连接管连接口，所述发生腔的底部设有所述微量注射器连接口，所述微量注射器连接口与所述第一微量注射泵通过所述第一微量注射泵的针头相连，所述发生腔的顶部设有所述连接管连接口，所述连接管连接口通过所述介质输入装置与所述上升段相连。4.根据权利要求3所述的用于模拟气泡与液滴相互碰撞的装置，其特征在于，所述介质输入装置包括往复泵、介质罐、流量计、介质输送管、连接管，所述往复泵与所述介质罐相连，所述介质罐的出液端通过所述介质输送管与所述连接管相连，靠近所述连接管处的所述介质输送管为软管，所述介质输送管上设有所述流量计，所述连接管...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨矞琦，李焱，宋伟，陈思宇，张海鹏，王昕，李强，王子真，刘坚，康博晗，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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