一种利用文丘里效应的富氧活性水制造仪

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1、一种利用文丘里效应的富氧活性水制造仪　　摘要：一种利用文丘里效应，在压力循环泵作用下负压吸气的增加溶解氧的仪器，使得水可以达到饱和溶解氧的效果，并形成过饱和态溶解氧的气水乳化液，水的pH值有上升变化的现象，从弱酸性水到弱碱性小分子活性水，而停止仪器运作后，弱碱性仍能够保持一段时间，之后恢复到原来的pH值状态。该仪器可以自净修复并提升水质。　　关键词：文丘里效应；氧溶解度；pH值；富氧活性水制造仪；压力循环泵文献标识码：A　　中图分类号：TH753文章编号：1009-2374（2016）28-0010-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406

2、/n.2016.28.006　　1项目背景　　1.1现实意义　　氧气占空气的21%，无疑在地球上有着重要的地位。初中生物课就学过几乎所有的生物都需要呼吸且必须要利用氧气才能存活。在现实生活中，受污染的小河和鱼塘数不胜数，死去的鱼尸堆积如山，这些鱼致死的原因，除了因为水中各项营养物质指标有所下降、别的重金属离子或是有毒垃圾指标上升了以外，氧浓度的减少导致鱼类无法正常呼吸也是鱼类死亡的重要因素之一。5　　自来水和自然水体的氧气溶解度通常只有6～7mg?L-1，而一些环境较差的鱼塘水的氧气溶解度甚至还不到3mg?L-1，可是鱼类生活的环境中氧气至少需要4mg?L-

3、1，而且氧气的浓度对于生物的新陈代谢也具有促进效果。如此看来，增加水中的氧气溶解度不仅可以让养殖业鱼塘养殖有更高的质量，而且对人们的养生健康方面有着一定的必要性。　　1.2理论依据　　流速越快的地方压强越小。例如风吹过一个阻挡物的时候，假设阻挡物上方是流线型的，那么上方的气流速度会比下方的气流速度快，从而上方的气流对阻挡物产生的压力不及下方的气流，那么气流中间就会出现一个真空区，在这个真空区放入小物件，可以将小物件吸附。通过上网查阅资料后发现，这种现象的原理实际上是文丘里效应。　　文丘里效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速或流量增大的现象，

4、其流量与过流断面成反比。而由伯努力定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。5　　查阅有关的信息可以发现100kPa常温下水中氧的溶解度是6～8mg/L，而如果我们通过加压来增加氧气，根据亨利定律，通过计算可知每增加1mg/L的溶解度，压力就要相对应增加14kPa的压强，而通过加压来增加如此大的压强，对于能耗与实际上来说并不适用，我们排除了这一种方法。另外一种方法，通过搅拌从而加大氧气溶解度，这种方法因为在渔业生产等方面一直都有应用，比较实际，而且相比于加压而言，单纯地通过搅拌水气使其充分混合乳化是一种物理方法，这一过程耗能较少，可以尝试借鉴这

5、一种搅拌加氧的方法。但是我们知道，在鱼塘如此大面积的水域，只通过几台机器来加氧，而且只是单纯地通过搅拌，很明显是不够的，这里就有必要通过改良这一个装置，使其高效化，并且增大其用途不仅仅是用于渔业生产，更多的是作为一台可以增加氧气溶解水中量的机器。　　通过查阅文丘里效应资料，找到一种常用配件，叫水射器，它完全是按文丘里管的原理设计生产的，它可以通过限流再扩流的方式来产生一个侧端的负压，可以使得在这个负压管道产生吸力，应用它来添加所需的流体，并且能在扩容阶段进行充分搅拌，即应用它改良所需装置。　　2仪器研究过程　　研究思路：鱼塘人类饮用水氧气溶解度不足引发问题，

6、制造一台可以增加水中溶解氧的机器，通过查阅资料发现可以运用初中学过的文丘里效应来让水与气充分混合，查阅资料后发现有一种叫水射器的装置是用文丘里效应制得的，把水射器加到仪器上面，再把仪器各部分组装好，开机做实验，检测仪器工作效率。　　研究这一台仪器的核心理论在前面已经有提及，主要是利用了流速快的水体压强小这一个文丘里效应。当水从下面的入口流到上面的出口时，在这两个管的中间加细，根据文丘里效应可以得知流体突然流经横截面积小的管时，在周围会产生一个“真空区”，从而使得有一个负压作用于支管，产生吸力，吸收支管中的流体，达到支管里的流体与入口中的流体充分结合。　　装置

7、的核心部分就是运用一个有三个口的管，首先需要一个储水箱，在水箱一定高度处加入一根水管，把这根管接到水泵的入水口。然后在储水箱同等高度的地方接上入水管，但是在出水的口处，我们加入了一个类似花洒的装置，这个装置可以让水在流入水箱时像花洒喷头一样把水散开，使得进入的水中带着的空气体积减小，从而增大水气接触面积。5　　在研发的过程中，主要遇到了几个问题，由于没有对文丘里管和水泵压力功率等有一个科学的计算来选择，所以导致功率不太大，最终仪器成型时不能达到很大的效率。另外还有一些别的问题在研发过程中选择时由于条件限制，没有解决，如仪器工作时会产生较大的噪音，对于文丘里管

8、的流量不能控制得很好，还有关于电源的交直流电和做仪器