一種密度分層流體的製取方法
2023-06-17 15:25:16
一種密度分層流體的製取方法
【專利摘要】本發明公開了一種密度分層流體的製取方法，為海洋分層環境實驗室模擬提供簡單有效的分層技術。本發明採用自動控制方法控制淡水箱和鹽水箱的出水流量；設置混合器，使鹽水和淡水充分混合；設置增壓泵，使鹽水和淡水以可控的速度注入分層水池，形成分層流體；採用PID技術調節電動閥的開度、採用變頻器調節增壓泵的轉速，組成雙重調節方法，精確控制鹽水和淡水的流量，使其按照預先設定的流量變化規律調節，從而製取包括躍變分層和線性分層在內的任意曲線的密度分層剖面。本發明的分層時間可控，設備易於布置，操作方便，應用靈活性高。
【專利說明】一種密度分層流體的製取方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及海洋分層環境模擬方法，尤其涉及一種採用鹽度分布模擬海洋密度分層環境的方法。
【背景技術】
[0002]由於溫度和鹽度原因而導致的密度垂向分層是海洋中的一種普遍現象。當分層海洋受到擾動時，就會產生大振幅的海洋內部波動，簡稱內波。內波在海洋中起著重要的動力學作用，是能量和動量垂向傳輸的重要載體，內波也會對海洋結構物的性能產生影響甚至產生破壞作用。試驗研究是內波的一種重要的基礎性研究手段，海洋分層環境的模擬是內波試驗研究的先決條件。
[0003]由於鹽(NaCl)易溶於水，價格低廉，擴散緩慢，而且無毒，被廣泛應用於分層流體的製取。製取分層流體一般採用標準雙缸法，由於這種方法可以製取線性分層，得到了廣泛的應用，但是這種方法流量靠重力自流，系統配置很佔空間，若分層水池較大，需要兩個很大的較大容積的水箱(一個鹽水、一個攪拌水箱)，且攪拌水箱要預先根據線性分層來衝入淡水，分層過程中要不停的攪拌。另外不能製取模擬真實海洋的任意分層形式。
【發明內容】
[0004]針對上述問題和試驗研究需求， 申請人:經過研究改進，提供一種流量能夠主動精確控制、可實現任意密度分層形式的密度分層流體的製取方法。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種密度分層流體的製取方法，包括以下步驟:
[0007]I)組建密度分層系統:所述密度分層系統包括鹽水箱、淡水箱、兩個流量計、兩個電動閥、PID控制裝置、增壓泵、變頻器、混合器、注水裝置、分層水池以及連接管件；所述鹽水箱、淡水箱分別通過連接管件連接至增壓泵，增壓泵通過連接管件順序連接混合器、注水裝置後連接至分層水池；所述鹽水箱、淡水箱與增壓泵之間的連接管件上分別設置流量計以及電動閥；所述兩個流量計與PID控制裝置以及變頻器電氣連接，所述PID控制裝置與兩個電動閥電氣連接，所述變頻器與增壓泵電氣連接；
[0008]2)啟動密度分層系統:所述流量計測量流量，並實時反饋給PID控制裝置和變頻器；所述電動閥接受PID控制裝置的指令，保持開度並維持流量；所述PID控制裝置實時調節電動閥的開度；所述增壓泵為流體輸送提供動力，並通過變頻器控制轉速以調節流量；所述變頻器根據實時設定的流量以及流量測量值與設定值偏差實時控制增壓泵的轉速以調節泵的流量；所述混合器對鹽水和淡水進行混合；所述注水裝置通過多個注水口向分層水池注水；
[0009]3)根據以下公式計算分層過程中為獲得既定的分層形式所需要的鹽水和淡水流量的實時變化值:
[0010]
【權利要求】
1.一種密度分層流體的製取方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)組建密度分層系統:所述密度分層系統包括鹽水箱、淡水箱、兩個流量計、兩個電動閥、PID控制裝置、增壓泵、變頻器、混合器、注水裝置、分層水池以及連接管件；所述鹽水箱、淡水箱分別通過連接管件連接至增壓泵，增壓泵通過連接管件順序連接混合器、注水裝置後連接至分層水池；所述鹽水箱、淡水箱與增壓泵之間的連接管件上分別設置流量計以及電動閥；所述兩個流量計與PID控制裝置以及變頻器電氣連接，所述PID控制裝置與兩個電動閥電氣連接，所述變頻器與增壓泵電氣連接； 2)啟動密度分層系統:所述流量計測量流量，並實時反饋給PID控制裝置和變頻器；所述電動閥接受PID控制裝置的指令，保持開度並維持流量；所述PID控制裝置實時調節電動閥的開度；所述增壓泵為流體輸送提供動力，並通過變頻器控制轉速以調節流量；所述變頻器根據實時設定的流量以及流量測量值與設定值偏差實時控制增壓泵的轉速以調節泵的流量；所述混合器對鹽水和淡水進行混合；所述注水裝置通過多個注水口向分層水池注水； 3)根據以下公式計算分層過程中為獲得既定的分層形式所需要的鹽水和淡水流量的實時變化值:
2.根據權利要求1所述密度分層流體的製取方法，其特徵在於:所述注水裝置的各注水口處分別安裝有出水口擋水板。
【文檔編號】G01M10/00GK103868671SQ201410141258
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】姚明珠, 姚志崇, 趙文峰, 張軍, 曹耀初, 施小勇, 張建華 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所