1.一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置,其主要特征包括以下装置:烟雾发生器(S1)、氧气储气罐(S2)、多余烟雾收集器(S3)、矩形混合器(S4)、激光发生器(S5)、激光导光臂(S6)、激光输出筒(S7)、气泡观察室(S8)、鼓泡针(S9)、缓冲室(S10)、高速摄像机(S11)、图像处理系统(S12)、空气泵(P1)、氧气蠕动泵(P2)、烟雾阀(V1)、多余烟雾阀(V2)、空气阀(V3)、混合烟雾阀(V4);空气泵(P1)依次经空气阀(V3)、缓冲室(S10)、鼓泡针(S9)与气泡观察室(S8)连接以向气泡观察室(S8)通入空气,气泡观察室(S8)装有一定液位高度配制的刃天青溶液、氢氧化钠溶液和葡萄糖溶液,烟雾发生器(S1)经烟雾阀(V1)与矩形混合器(S4)连接以向矩形混合器(S4)通入烟雾示踪剂,矩形混合器(S4)四个面上的细管接口分别与烟雾阀(V1)、氧气蠕动泵(P2)、多余烟雾阀(V2)及混合烟雾阀(V4)连接,多余烟雾阀(V2)与多余烟雾收集器(S3)连接以向多余烟雾收集器(S3)通入矩形混合器(S4)中多余的烟雾,氧气蠕动泵(P2)与氧气储气罐(S2)连接以将氧气输送至矩形混合器(S4)中,混合烟雾阀(V4)依次与缓冲室(S10)、鼓泡针(S9)、气泡观察室(S8)连接,激光发生器(S5)依次与激光导光臂(S6)、激光输出筒(S7)连接使得激光垂直向下照射气泡观察室(S8),高速摄像机(S11)与图像处理系统(S12)连接进行图像捕捉与处理。
2.根据权利要求1所述的一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置,其特征在于:配制的刃天青溶液浓度范围为0.12g/L‑1.2g/L,氢氧化钠溶液浓度范围为
0.5g/L‑2.0g/L,葡萄糖溶液浓度范围为15g/L‑45g/L。
3.根据权利要求1所述的一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置,其特征在于:矩形混合器(S4)边长为8cm‑12cm,四个面上连接四个细管接口,细管接口管径为5mm‑8mm。
4.根据权利要求1所述的一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置,其特征在于:注入气泡观察室(S8)内的液体液位高度为12cm‑18cm。
5.根据权利要求1所述的一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置,其特征在于:激光输出筒(S7)垂直向下距离气泡观察室(S8)内的溶液液面40cm‑55cm,激光与气泡观察室(S8)内液面呈90度。
6.采用如权利要求1所述一种耦合气泡内部流动与泡外传质的显示实验方法与装置进行实验的方法,包括以下步骤:
①配制一定浓度的刃天青溶液、氢氧化钠溶液和葡萄糖溶液,开启图像处理系统(S12)和激光发生器(S5),并连接高速摄像机(S11);
②打开空气泵(P1),经过空气阀(V3)向气泡观察室(S8)内通气;
③通气一段时间后,向气泡观察室(S8)缓缓注入配制好的刃天青溶液、氢氧化钠溶液和葡萄糖溶液至一定的液位高度;
④打开烟雾发生器(S1)与烟雾阀(V1)向矩形混合器(S4)内充烟,充入一定的烟雾后关闭烟雾阀(V1)与烟雾发生器(S1),打开多余烟雾阀(V2)向多余烟雾收集器(S3)排出多余的烟雾;
⑤关闭多余烟雾阀(V2),同时打开氧气蠕动泵(P2)将氧气储气罐(S2)的氧气输送到矩形混合器(S4)中,此时打开混合烟雾阀(V4)同时关闭空气阀(V3)与空气泵(P1),烟雾经缓冲室(S10)由鼓泡针(S9)向气泡观察室(S8)内鼓入带有烟雾的气泡;
⑥打开激光发生器(S5),调整激光导光臂(S6)和激光输出筒(S7),同时打开高速摄像机(S11)进行图像捕捉,由图像处理系统(S12)进行图像处理;
⑦实验结束时,关闭激光发生器(S5)、高速摄像机(S11)及图像处理系统(S12),将气泡观察室(S8)中液体倒出,关闭氧气蠕动泵(P2)与混合烟雾阀(V4)。