[发明专利]一种适用于湍流场中颗粒运动过程稳定观测的装置

说明书

本发明公开了一种适用于湍流场中颗粒运动过程稳定观测的装置，包括管流段、稳流槽、水槽、潜水泵、高速动态拍摄系统和连续激光系统；竖向布置的管流段，上端接阀门与流量计连通水槽，下端连接稳流槽的出口，管流段内通过螺母装有固定格栅；潜水泵放置在水槽中将水抽取到稳流槽；稳流槽内有竖直放置的三块隔板，其中第二隔板下部打有小孔并略高于其它两块隔板，稳流水槽的流体从管流段底部流经格栅后形成湍流，管流段两侧分别设有连续激光器与CCD相机，CCD相机的输出端与高速动态控制器的输入端电连；本装置结构简单、操作方便、易于控制，成本较低，稳定性强，为颗粒与气泡在湍流场中运动机理的稳定观测研究提供条件。

技术领域

本发明涉及颗粒运动观测领域，具体涉及一种适用于湍流场中颗粒运动过程稳定观测的装置。

背景技术

我国矿物资源总量虽大，但富矿较少，在开采后需要对矿石进行磨碎，从而需要在微细矿物中获取有用矿物，同时随着人类对矿物的不断开采，大量高品位的易选矿物被消耗殆尽，矿石资源日趋贫、细、杂化，细粒浮选问题显得越来越突出。泡沫浮选是依据矿石表面物理化学差异来实现有用矿物的分离，作为一种从混杂的原矿中分离富集出有价值矿物的有效方法在矿物浮选中应用最为广泛，也是当今世界上对微细矿物利用的重要手段。

为提高微细矿物浮选效率，在不增加药剂污染的情况，在泡沫浮选过程中通过强化湍流环境能够有效提高微细颗粒的浮选效率。从浮选动力学上讲，浮选过程主要分为三步：碰撞、黏附、脱附，颗粒与气泡间的碰撞是浮选过程的基础，只有颗粒与气泡发生了碰撞才会有后续过程的进行，而湍流环境在一定程度上能够提高颗粒与气泡之间的碰撞率。

但由于湍流过程研究的复杂性，现阶段多采用数值模拟这一手段进行研究，现有的湍流实验台由于直接采用离心泵连接观测段，使得流体受到离心泵叶轮高速旋转以及离心泵正弦驱动产生振荡，导致实验台观测稳定性较差，影响湍流下颗粒运动行为研究结果的准确性。

对湍流场中颗粒运动过程的稳定观测研究，不仅能够深入了解湍流下颗粒的运动机理，同时能够对于优化浮选工艺流程，浮选设备设计优化有重要意义。因此开发一种观测湍流场中颗粒运动过程的稳定装置具有重要意义。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于稳定湍流场中颗粒运动过程观测的装置，其结构简单、操作方便、易于控制、效果稳定，能够为颗粒在湍流场中运动的机理研究提供条件。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于湍流场中颗粒运动过程稳定观测的装置，包括依次管道连接的水槽、稳流槽、管流段；

所述管流段为立式的，管流段内置格栅；

所述水槽内置潜水泵；

所述稳流槽内设有隔板，隔板下部分布有若干小孔；

所述潜水泵至稳流槽内隔板一侧之间设有一根水管，所述稳流槽内隔板另一侧至管流段底部之间设有一根水管，所述管流段顶部至水槽之间设有一根水管；

所述管流段外侧设有CCD相机与连续激光器，CCD相机位于格栅下方，连续激光器位于格栅上方。

作为更进一步的优选方案，连续激光器频率为0-10kHz。

作为更进一步的优选方案，CCD相机的拍摄方向与连续激光器的照射方向相互垂直布置，且处于同一水平面。

作为更进一步的优选方案，潜水泵具有调节转速的功能。

作为更进一步的优选方案，稳流槽高于管流段，管流段高于水槽。

作为更进一步的优选方案，稳流槽内部具有三块隔板，中间隔板高于两侧隔板，中间隔板下部分布有小孔。

作为更进一步的优选方案，管流段为透明材质制造。

作为更进一步的优选方案，水槽与管流段之间的管道上设有电磁流量计和阀门。