一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置及方法
【專利摘要】該發(fā)明公開了一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置及方法，屬于純水中空氣溶解或析出【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及純水中空氣溶解或析出半周期的測量裝置及測量方法。發(fā)明采用一剛性密閉容器，剛性容器的上端蓋設(shè)置有進液口、充放氣閥門、壓力傳感器，壓力傳感器與電腦連接，剛性容器安裝在一震動平臺上，通過充放氣閥門對剛性容器進行充放氣，改變?nèi)萜鲀?nèi)氣壓大小。當容器內(nèi)空氣與純水從一種平衡狀態(tài)改變到另一平衡狀態(tài)時，通過壓力傳感器檢測該密閉容器內(nèi)氣壓變化情況，并記錄其對應的時間，從而計算出空氣對純水溶解或析出的半周期，從而具有準確測量空氣在純水中的溶解或析出半周期的效果。
【專利說明】一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于純水中空氣溶解和析出【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及純水中空氣溶解和析出半周期的測量裝置及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]純水液壓技術(shù)作為新型綠色傳動技術(shù)，在消防、娛樂、造紙、水下工具、食品加工等行業(yè)已有廣泛的應用。在液壓系統(tǒng)中，存在著由于壓力變化而引起氣泡的產(chǎn)生及破滅。氣泡的產(chǎn)生及破滅反過來又會影響液壓系統(tǒng)的壓力變化，對系統(tǒng)中元件造成沖擊及破壞，使系統(tǒng)的工作性能下降。如果可以測量在氣壓變化下空氣溶解和析出的半周期，即空氣溶解和析出的快慢程度，就可以揭示純水中空氣溶解和析出的機理，為建立純水液壓壓力脈動作用下氣泡產(chǎn)生和破滅的數(shù)學建模提供參考。
[0003]根據(jù)亨利定律，在等溫等壓下，空氣在溶液中的溶解度與密閉容器內(nèi)液面上空氣的壓力成正比。在平衡狀態(tài)下，空氣的溶解速率等于析出速率；在過飽和狀態(tài)下，空氣的溶解速率小于析出速率；在欠飽和狀態(tài)下，空氣的溶解速率大于析出速率。處于過飽和狀態(tài)下的液體，空氣的析出速率與液體的流動情況有關(guān)，當液體處于靜止時，空氣僅從其表面析出，且析出速率緩慢，可以忽略，液體內(nèi)部沒有氣泡產(chǎn)生；當液體處于運動狀態(tài)時，空氣析出速率很快，液體中有氣泡產(chǎn)生。密閉容器中，液體和空氣通過溶解或析出的方式在某種情況下從一種平衡狀態(tài)變化到另一種平衡狀態(tài)溶解或析出的空氣總量為M，從打破平衡狀態(tài)開始到溶解或析出M/2的空氣所需要的時間即為該種情況下空氣針對該液體溶解或析出的半周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設(shè)計一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置及方法，通過檢測裝有純水的密閉容器中的空氣壓力變化情況，從而達到準確測量空氣在純水中的溶解或析出半周期的目的。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一剛性密閉容器，該容器的上端蓋設(shè)置有進液口、充放氣閥門、壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測該密閉容器內(nèi)空氣溶解或析出時的氣壓變化情況，計算出該空氣溶解或析出的半周期，從而實現(xiàn)發(fā)明目的。因此，本發(fā)明包括:剛性密閉容器，該容器上端蓋設(shè)置一可密封的進液口、充放氣閥門、壓力傳感器，該壓力傳感器與電腦的數(shù)據(jù)采集端連接。
[0006]進一步地，進液口設(shè)置一帶橡膠墊圈的密封蓋，密封蓋采用螺紋的方式與罐體配合；
[0007]設(shè)置一高壓氣罐,該氣罐通過氣管與充放氣閥門連接；
[0008]設(shè)置一振動平臺，剛性密閉容器安裝于振動平臺上；
[0009]密閉容器采用螺栓固定在振動平臺上。
[0010]一種用于測量純水中空氣析出半周期裝置的測量方法，該方法包括:[0011]步驟1.測量密閉容器內(nèi)部空間的體積V，實驗環(huán)境室溫T ;
[0012]步驟2.向密閉容器內(nèi)注入體積為\的純水，再對進液口進行密封，然后通過高壓氣罐向密閉容器內(nèi)注入空氣；
[0013]步驟3.關(guān)閉充放氣閥門，啟動振動臺，當空氣溶解達到飽和時，記錄此時氣Sp1并關(guān)閉振動臺；
[0014]步驟4.使整個試驗裝置靜置一段時間；
[0015]步驟5.保持試驗裝置靜置，緩慢釋放密閉容器內(nèi)的空氣，密閉容器內(nèi)氣壓緩慢下降到P2時，關(guān)閉充放氣閥門；
[0016]步驟6.選擇振動模式，打開振動臺，并記錄打開時間h，記錄密閉容器內(nèi)氣壓-時間變化曲線，當氣壓不再變化時，記錄密閉容器內(nèi)氣壓P3 ;
[0017]步驟7.在所得的氣壓-時間變化曲線上找到氣壓為(P2+P3)/2對應的時刻h，從t!時刻到h時刻的時間差Vtci即為環(huán)境溫度為τ、氣液體積比為(y-\)/\時所用空氣對純水的析出半周期。
[0018]一種用于測量純水中空氣溶解半周期裝置的測量方法，該方法包括:
[0019]步驟1.測量密閉容器的內(nèi)部空間的體積V，實驗環(huán)境室溫T ; [0020]步驟2.向密閉容器內(nèi)注入體積為\的純水，再對進液口進行密封，然后通過高壓氣罐注入空氣，使密閉容器內(nèi)氣壓略大于大氣壓；
[0021]步驟3.關(guān)閉充放氣閥門，啟動振動臺，直至容器內(nèi)氣壓不再變化，記錄此時氣壓P1并關(guān)閉振動臺；
[0022]步驟4.使整個試驗裝置靜置一段時間；
[0023]步驟5.保持試驗裝置靜置，通過高壓氣罐注入空氣使密閉容器內(nèi)氣壓快速上升至P2時，關(guān)閉充放氣閥門；
[0024]步驟6.選擇振動模式，打開振動臺，并記錄打開時間h，記錄密閉容器內(nèi)氣壓-時間變化曲線，當氣壓不再變化時，記錄密閉容器內(nèi)氣壓P3 ;
[0025]步驟7.在所得的氣壓-時間變化曲線上找到氣壓為(P2+P3)/2對應的時刻h，從h時刻到h時刻的時間差即為環(huán)境溫度τ、氣液體積比為(y-\)/\時該振動模式下所用空氣對純水的溶解半周期。
[0026]本發(fā)明采用一剛性密閉容器，該容器的上端蓋設(shè)置有進液口、充放氣閥門、壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測該密閉容器內(nèi)空氣溶解或析出時的氣壓變化情況，計算出該空氣溶解或析出的半周期，從而具有準確測量空氣對純水中的溶解或析出半周期的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1.剛性密閉容器，2.壓力傳感器，3.充放氣閥門，4.進液口，5.進液口密封蓋，6.振動臺，7.壓力傳感器信號傳輸線，8.高壓氣管,9.高壓氣罐。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置包括剛性密閉容器1，該密閉容器為直徑為200mm，高為200mm的圓柱體，采用不銹鋼材質(zhì)，側(cè)壁和底板厚7mm,上端蓋厚20mm，進液口 4、充放氣閥門3、壓力傳感器2等距離設(shè)置于密閉容器上端蓋直徑為120mm的圓周上。進液口直徑為40mm，并設(shè)置一帶橡膠墊圈的密封蓋，密封蓋采用螺紋的方式與罐體配合，有一高壓氣罐通過氣管與充放氣閥連接，由江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的壓電式壓力傳感器CY-YD-205通過YE5852A型電荷放大器與電腦的數(shù)據(jù)采集端連接，密閉容器通過螺栓固定在振動平臺上。
[0030]下面以測量空氣在純水中的析出半周期的方法做具體說明。在上述裝置中，力口入4L純水后關(guān)閉進液口密封蓋，通過充放氣閥門3加入一定量高壓空氣，然后關(guān)閉閥門并拔掉導氣管，啟動振動臺，使密閉容器振動3分鐘，通過壓力傳感器測量氣體壓力穩(wěn)定在
0.152MPa，后關(guān)閉振動臺，靜置I分鐘，并保持容器靜止，緩緩打開放氣閥門。當容器內(nèi)氣壓下降到0.050MPa時，關(guān)閉閥門，約10秒鐘后開啟振動臺，從電腦數(shù)據(jù)采集端記錄氣壓開始上升的時間為334.1秒。在持續(xù)振動3分鐘左右后，壓力傳感器示數(shù)穩(wěn)定時，停止振動，可以測得氣壓上升到0.062MPa，即為新平衡態(tài)下的氣體壓力。根據(jù)振動開始時的氣壓0.050MPa和新平衡態(tài)下的氣壓0.062MPa,可以計算出氣體析出一半時的氣壓為0.056MPa，通過讀取壓力-時間數(shù)據(jù)，查得壓力上升到0.056MPa的時間為341.7秒和記錄的氣壓開始上升時間334.1秒時間相減，即得到純水中氣體析出半周期為7.6秒。
【權(quán)利要求】
1.一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置，其特征在于包括:剛性密閉容器，該容器上端蓋設(shè)置一可密封的進液口、充放氣閥門、壓力傳感器，該壓力傳感器與電腦的數(shù)據(jù)采集端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置，其特征在于進液口設(shè)置一帶橡膠墊圈的密封蓋，密封蓋采用螺紋的方式與罐體配合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置，其特征在于設(shè)置一高壓氣罐，該氣罐通過氣管與充放氣閥門連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置，其特征在于設(shè)置一振動平臺，剛性密閉容器安裝于振動平臺上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種測量純水中空氣溶解或析出半周期的裝置，其特征在于密閉容器采用螺栓固定在振動平臺上。
6.一種用于測量純水中空氣析出半周期裝置的測量方法，該方法包括: 步驟1.測量密閉容器內(nèi)部空間的體積V，實驗環(huán)境室溫T ; 步驟2.向密閉容器內(nèi)注入體積為\的純水，再對進液口進行密封，然后通過高壓氣罐注入空氣； 步驟3.關(guān)閉充放氣閥門，啟動振動臺，當空氣溶解達到飽時,記錄此時氣壓P1并關(guān)閉振動臺； 步驟4.使整個試驗裝置靜置一段時間； 步驟5.保持試驗裝置靜置，緩慢釋放密閉容器內(nèi)的空氣，密閉容器內(nèi)氣壓緩慢下降到P2時，關(guān)閉充放氣閥門； 步驟6.打開振動臺，并記錄打開時間V記錄密閉容器內(nèi)氣壓-時間變化曲線，當氣壓不再變化時，記錄密閉容器內(nèi)氣Sp3 ; 步驟7.在所得的氣壓-時間變化曲線上找到氣壓為(P2+P3)/2對應的時刻h，從h時刻到h時刻的時間差即為環(huán)境溫度為τ、氣液體積比為(y-\)/\時所用空氣對純水的析出半周期。
7.一種用于測量純水中空氣溶解半周期裝置的測量方法，該方法包括: 步驟1.測量密閉容器的內(nèi)部空間的體積V，實驗環(huán)境室溫T ; 步驟2.向密閉容器內(nèi)注入體積為\的純水，再對進液口進行密封，然后通過高壓氣罐注入空氣，使密閉容器內(nèi)氣壓略大于大氣壓； 步驟3.關(guān)閉充放氣閥門，啟動振動臺，直至容器內(nèi)氣壓不再變化，記錄此時氣壓P1并關(guān)閉振動臺； 步驟4.使整個試驗裝置靜置一段時間； 步驟5.保持試驗裝置靜置，通過高壓氣罐注入空氣使密閉容器內(nèi)氣壓快速上升至P2時，關(guān)閉充放氣閥門； 步驟6.選擇振動模式，打開振動臺，并記錄打開時間h，記錄密閉容器內(nèi)氣壓-時間變化曲線，當氣壓不再變化時，記錄密閉容器內(nèi)氣壓P3 ； 步驟7.在所得的氣壓-時間變化曲線上找到氣壓為(P2+P3)/2對應的時刻h，從h時刻到h時刻的時間差即為環(huán)境溫度τ、氣液體積比為(y-\)/\時該振動模式下所用空氣對純水的溶解半周期。
【文檔編號】G01N7/00GK103884623SQ201410122832
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】蔣丹, 趙天揚, 王叢嶺, 楊平, 王建寶, 鄭援 申請人:電子科技大學