一种新型发泡机的研制及性能检测

摘要

国内的发泡技术，通常采用机械搅拌式。压缩空气式的发泡机不仅可以有效提高气泡生产效率，而且可以实现将生产出来的气泡直接注入混凝土搅拌机，无需中间环节，有利于提高气泡混凝土的质量。因此，开发一种性能优良的发泡机具有重大的现实意义。 本文以旧式压缩空气式发泡机为原型，以气一液二相流动理论为基础，开发制作了一台新型的压缩空气式的发泡机。此新型发泡机继承了旧式发泡机采用压缩空气、能够连续生成气泡等优点，通过结构上的改进、创新，克服了旧式发泡机生成气泡直径不均匀、气泡稳定性差等缺点。主要的创新点及完成的工作有： 在新型发泡机中引入了一个雾化器，优化了进入发泡机中气一液二相流混合的均匀性。雾化器的喷嘴采用了拉瓦尔喷嘴。本文运用空气动力学理论对拉瓦尔喷嘴的结构直行了简化，并利用FLUENT软件进行了模拟分析。从分析结果及实际应用中可以看出，简化后的拉瓦尔喷嘴雾化效果比较理想。 改进了旧式发泡机的发泡筒及填充物。旧式发泡机的发泡筒为直筒状，使得气一液二相流在发泡筒内形成气泡时缺乏必要的绕流运动，导致发泡剂不能充分起泡、重力水增多等缺点。新型发泡机根据流体力学理论，设计了一个“之”形发泡筒，既避免了采用螺旋状发泡筒而产生较大的离心力问题，又克服了旧式发泡机发泡筒的缺点，增加了气一液二相流的绕流运动，提高了发泡的效率。发泡筒内的填充物用自行设计的带边沿的圆柱状瓷管取代了旧式发泡机中的玻璃球。提高了气泡的承压能力和稳定性。 在实验过程中，提出了一种可以定量检测发泡机发泡性能的方法—气泡直径检测法，并设计了一套相关的检测工具。利用该方法对新、旧发泡机发泡性能进行检测，确定了发泡剂溶液浓度、气体流量及液体流量对发泡机发泡性能的影响，完善了发泡机的理论模型，并确定了新型发泡机的最优工况参数：发泡剂溶液浓度—2．5％；气、液流量比—3：1。 本新型发泡机体积小、重量轻、成本低、适合现场使用。在大量的实验中证明了本新型发泡机性能稳定，生成生泡稳定性及气泡直径的均匀性均明显优于旧式发泡机，达到了预期的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外应用及发展动态

1.2.1发泡混凝土的应用

1.2.2国内外发泡剂概述

1.2.3发泡机的应用及发展

1.2.4发泡性能及其检测手段

1.3存在的问题及缺陷

1.4研究内容

2 液体的雾化及气泡稳定性

2.1液体的雾化

2.1.1流体流动稳定性中扰动振幅的影响

2.1.2液体雾化系统的外形

2.1.3各种雾化装置中的各种力

2.2气泡稳定性理论

2.2.1气泡的形成

2.2.2气泡产生的条件

2.2.3气泡的破坏机制

2.2.4气泡的稳定性

2.3本章小结

3 新型发泡机的设计及制作

3.1新型发泡机方案及可行性分析

3.1.1新型发泡机的方案提出

3.1.2新型发泡机方案可行性分析

3.2雾化器的设计

3.2.1拉瓦尔喷嘴的结构及设计原理

3.2.2雾化器的结构

3.3发泡筒的设计

3.4本章小结

4 发泡机的实验研究及性能检测

4.1发泡机常规性能检测

4.1.1实验方案设计

4.1.2新型发泡机常规性能检测

4.1.3旧式压缩空气式发泡机常规性能检测

4.2发泡机生成气泡直径检验方法

4.2.1气泡直径检测的必要性

4.2.2微小气泡直径检测方法

4.2.3样本的采集及气泡尺寸的测量原理

4.3发泡机气泡直径检测实验

4.3.1新型发泡机生成气泡直径检测

4.3.2旧式压缩空气式发泡机直径检测实验

4.3.3实验结果分析

4.3本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果