一种电场控制下的微气泡发生器的制作方法

1.本实用新型涉及微气泡发生装置技术领域，尤其是涉及一种电场控制下的微气泡发生器。


背景技术：

2.微气泡具有比表面积大、化学携载作用强的特点，是强化传质中的重要手段，已被广泛应用于石油化工领域的气液两相之间热交换和质量传递过程，微小气泡尺寸的控制在医疗、化工及传热领域有着重要的影响作用。气泡尺寸的大小对医疗效果，油气开采过程及增强传热等方面都有着不同程度的影响。
3.但是，现有的微气泡发生装置多采用机械力高速剪切装置，使用高速旋转的叶轮，由叶轮旋转产生的剪切作用将液体中较大的气泡分割成微气泡。虽然这类装置产生的气泡数量较多，但气泡尺寸的离散程度较大且装置能耗较高。因此，现有的微气泡发生装置并不能较好地控制微气泡的生成及生成气泡的尺寸，对微小气泡的生成及尺寸控制并没有较好的方案。为此，提出一种能够很好地控制微气泡的生成及生成气泡尺寸的微气泡发生器显得十分重要。


技术实现要素：

4.本实用新型提出一种电场控制下的微气泡发生器，以解决现有的微气泡发生装置不能较好地控制微气泡的生成及生成气泡尺寸的问题，以利用电场对溶液中气泡的法向拉伸作用与切向的流体剪切力共同作用来实现对微气泡的生成及尺寸控制。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种电场控制下的微气泡发生器，包括内部盛装有液体且水平设置的外部液体管以及部分伸入到外部液体管内部的内部气泡发生管，外部液体管和内部气泡发生管均为导电管，外部液体管和内部气泡发生管的外壁分别连接设置在直流电源的正负极上，外部液体管和内部气泡发生管的外壁之间还连接设置有负载；所述内部气泡发生管包括设置在外部液体管内部并与外部液体管管身方向相平行的水平管以及与外部液体管管身方向相垂直且伸出外部液体管的竖直管，水平管与竖直管一体连接，竖直管与外部液体管交接处绝缘连接，水平管与外部液体管之间形成电场；所述水平管的侧壁上开设有若干气泡发生出口，竖直管的底端连接设置有用于向内部气泡发生管内部注入气体以使得气泡发生出口生成气泡的气体注射机构；所述外部液体管的一端水平连接设置有用于向外部液体管内注入液体以实现对气泡水平剪切的液体注射机构，外部液体管的另一端开设有用于使得液体和生成微气泡输出的出口。
7.进一步优化技术方案，所述外部液体管的侧壁上设置有与直流电源正极相连接的直流电源正极接口，伸出外部液体管的内部气泡发生管的侧壁上设置有与直流电源负极相连接的地线接口，地线接口通过导线接地。
8.进一步优化技术方案，所述气体注射机构为气体注射泵。
9.进一步优化技术方案，所述液体注射机构为液体注射泵。
10.进一步优化技术方案，所述内部气泡发生管的竖直管与外部液体管之间通过用于防止两管间串电、以影响电场形成的绝缘橡胶套连接。
11.进一步优化技术方案，所述外部液体管为水平直铜管，内部气泡发生管为直角铜弯管。
12.进一步优化技术方案，所述负载为直流电机。
13.采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：
14.(1)本实用新型设计合理、结构简单、操作简便，能够提高微小气泡的生成率，利用电场对气泡的拉伸作用与液体的剪切作用，有效地控制流出液体中气泡的尺寸；将所需使用的流体导入注射泵后，可方便地通过改变直流电机电压值与注射泵流速，从而得到所需尺寸的气泡；
15.(2)本实用新型利用电能作为驱动能源，使用过程中不会产生额外物质，不用担心能源的短缺和造成的环境污染；
16.(3)本实用新型不受地理条件的限制，应用范围广，具有良好的商业前景；
17.(4)本实用新型外部液体管和内部气泡发生管的外壁分别连接设置在直流电源的正负极上，水平管与外部液体管之间形成电场，进而气泡生成后，受到电场力的作用被拉伸；设置的液体注射机构能够向外部液体管内注入水平方向的液体，进而实现对气泡进行水平剪切，将拉伸的气泡切割成微气泡。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.其中：1、直流电源，2、气体注射泵，3、液体注射泵，4、外部液体管，5、内部气泡发生管，6、直流电源正极接口，7、地线接口，8、气泡发生出口，9、绝缘橡胶套，10、直流电机。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.一种电场控制下的微气泡发生器，结合图1所示，包括外部液体管4、内部气泡发生管5、直流电源1、负载、气泡发生出口8、气体注射机构、液体注射机构和出口。
23.外部液体管4和内部气泡发生管5部分套设在一起，形成微气泡发生器主体，外部液体管4和内部气泡发生管5分别构成互相独立的流体通道。
24.外部液体管4内部盛装有液体，且水平设置。外部液体管4的侧壁开口，供内部气泡发生管5伸出。内部气泡发生管5部分伸入到外部液体管4内部，部分从外部液体管4伸出。
25.外部液体管4的一端水平连接设置有液体注射机构，液体注射机构用于向外部液体管4内注入液体，以实现对气泡进行水平剪切。液体注射机构为液体注射泵3。外部液体管4的另一端开设有用于使得液体和生成微气泡输出的出口。
26.内部气泡发生管5包括水平管以及竖直管。水平管设置在外部液体管4内部，并与外部液体管4管身方向相平行，且末端封堵。水平管的侧壁上开设有若干气泡发生出口8，作为气泡发生出口。竖直管与外部液体管4管身方向相垂直，且伸出外部液体管4，水平管与竖直管一体弯折连接。
27.竖直管与外部液体管4交接处绝缘连接，内部气泡发生管5的竖直管与外部液体管4之间通过绝缘橡胶套9连接，绝缘橡胶套9用于防止两管间串电、以影响电场形成。
28.外部液体管4和内部气泡发生管5均为导电管，外部液体管为水平直铜管，内部气泡发生管5为直角铜弯管。
29.外部液体管4和内部气泡发生管5的外壁分别连接设置在直流电源1的正负极上。外部液体管4的侧壁上设置有与直流电源1正极相连接的直流电源正极接口6，伸出外部液体管4的内部气泡发生管5的侧壁上设置有与直流电源1负极相连接的地线接口7，地线接口7通过导线接地。
30.水平管与外部液体管4之间形成电场。外部液体管4带正电，内部气泡发生管5带负电，在内外管间形成一个指向内部气泡发生管5的电场。
31.外部液体管4和内部气泡发生管5的外壁之间还连接设置有负载，本实用新型中的负载为直流电机10。本实用新型中的直流电机10与微气泡发生器主体串联在直流电源1上，通过改变直流电机10两端的电压即能够改变微气泡发生器主体两端的电压。
32.竖直管的底端连接设置有气体注射机构，气体注射机构用于向内部气泡发生管5内部注入气体，以使得气泡发生出口8生成气泡。气体注射机构为气体注射泵2，气体注射泵2能够向内部气泡发生管5的内部注入气体。
33.本实用新型中涉及到的参数为：
34.直流电压：0
‑
50kv；气体注射泵流速：0
‑
100ml/min；液体注射泵流速：0
‑
100ml/min；外部液体管：d＝1mm；内部气泡发生管：d＝0.5mm。
35.本实用新型的工作原理如下：
36.将外部液体管4和内部气泡发生管5的外壁连接在直流电源1上，并在电路上串联直流电机10作为分压负载。
37.通过气体注射泵2以设定流速向内部气泡发生管5注入所需气体，并以气泡形式从气泡发生出口8生成。气泡生成后，受到电场力的作用，即受到一个指向外部液体管4方向的拉伸作用。气泡在电场力的作用下能够发生拉伸的原理为现有技术，可参见“工程热物理学报第26卷”，陈凤、宋耀祖、陈民，电场作用下的气泡受力分析，2005年6月。
38.同时通过液体注射泵3以设定流速向外部液体管4注入所需液体，液体在外部液体管4内流动时对从气泡发生出口8生成的气泡产生一个平行于外部液体管4管身方向上的剪切力；在电场力与液体剪切力的共同作用下，由气泡发生出口8生成的气泡以特定的尺寸被剪切，通过持续不断的施加电场与注射泵注入的流体，得到一系列固定尺寸的气泡。
39.本实用新型通过改变电场强度及气体注射泵和液体注射泵的注射流速，改变气泡所受来自电场的拉伸作用和流体的剪切作用，从而控制生成气泡的尺寸。其中，改变电场强
度的方式为改变直流电机10电压值。
40.本实用新型利用电能作为驱动能源并且制备过程中未产生其余物质，设备使用不受地理条件的限制，不会对环境产生污染与破坏，应用范围广，具有良好的商业前景。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。