循環(huán)鼓泡儀（控溫循環(huán)鼓泡儀）是一種基于微電腦處理與PID控制技術(shù)、結(jié)合流體循環(huán)沖擊原理而設(shè)計的專用實驗室設(shè)備。其核心工作機(jī)理在于：通過溫控系統(tǒng)快速、連續(xù)、可控地將待測液輸送至測試桶內(nèi)，并利用循環(huán)沖擊與熱交換過程模擬不同工況下的鼓泡行為，從而實現(xiàn)消泡劑、表面活性劑、油品、食品飲料等樣品的高效測試。以下從溫度控制、流體循環(huán)、沖擊噴射及熱交換四個維度，系統(tǒng)闡述其工作原理。

一、溫度控制：PID調(diào)節(jié)與高精度恒溫

儀器采用微電腦處理器結(jié)合PID（比例-積分-微分）控制方式，對加熱桶內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)（通常為純化水）進(jìn)行精密控溫。加熱功率為1000W，溫度調(diào)節(jié)范圍為室溫至100℃，顯示精度達(dá)±0.1℃。其工作流程如下：

1. 傳感器實時采集：內(nèi)置溫度傳感器連續(xù)監(jiān)測導(dǎo)熱介質(zhì)實際溫度，并將信號反饋至微電腦。

2. PID算法運算：微電腦比較設(shè)定溫度與實際溫度的偏差，通過比例、積分、微分運算輸出控制信號，調(diào)節(jié)加熱元件的通斷或功率輸出，避免溫度過沖或大幅波動。

3. 恒溫維持：當(dāng)介質(zhì)溫度達(dá)到設(shè)定值后，系統(tǒng)自動進(jìn)入低功率維持狀態(tài)，確保測試桶內(nèi)待測液獲得穩(wěn)定、均勻的熱環(huán)境。

該設(shè)計使得導(dǎo)熱介質(zhì)溫度波動極小，從而保障不同批次測試的熱一致性——這是消泡劑評價、油品泡沫特性測定等應(yīng)用的關(guān)鍵前提。

二、流體循環(huán)：可調(diào)流速與直流輸送

循環(huán)系統(tǒng)由一臺功率65W、流速1-7 L/min可調(diào)的磁力或離心泵驅(qū)動。其工作路徑為：

• 導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)：溫控桶內(nèi)的水經(jīng)加熱后，由循環(huán)泵輸送至測試桶的夾套層，完成熱交換后再返回溫控桶，形成閉路循環(huán)。

• 待測液沖擊循環(huán)（根據(jù)配置）：部分型號允許待測液自身循環(huán)，通過泵將料箱（容積400ml）中的樣品抽出，經(jīng)噴嘴沖擊至測試桶內(nèi)，再自然回流至料箱，實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)鼓泡。

流速通過外置流量計無極調(diào)節(jié)，操作者可根據(jù)待測液的粘度、密度及測試標(biāo)準(zhǔn)靈活設(shè)定沖擊速度。流量計顯示值為參考值，實際流量受料液溫度、密度及進(jìn)出水管徑影響，但不影響定性比較的可靠性。

三、沖擊噴射：可更換噴嘴與模擬工況

直流噴嘴采用SUS304不銹鋼材質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)口徑為φ3mm，可根據(jù)需要更換多種規(guī)格。其工作原理是：

• 射流沖擊：循環(huán)泵將待測液（或?qū)峤橘|(zhì)間接加熱后的樣品）以設(shè)定流速從噴嘴射出，垂直或傾斜沖擊測試桶內(nèi)的液面或發(fā)泡體系，人為制造鼓泡、攪動狀態(tài)。

• 工況模擬：不同噴頭口徑、形狀及沖擊角度可模擬工業(yè)場景中的攪拌、泵送、噴射等動態(tài)條件，用于評估消泡劑的破泡速率或表面活性劑的起泡性能。

該設(shè)計使得實驗室條件下能夠快速復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場工藝的流體力學(xué)行為，大幅降低中試風(fēng)險。

四、熱交換與測試桶：夾套設(shè)計確保溫度均勻

測試桶采用標(biāo)準(zhǔn)夾套量筒（典型尺寸Φ60×400mm），夾套層內(nèi)流通來自溫控桶的導(dǎo)熱介質(zhì)。其熱交換遵循“下進(jìn)上出”原則：

• 下進(jìn)上出：低溫（或高溫）介質(zhì)從夾套下端進(jìn)入，從頂端流出，利用自然對流或強(qiáng)制循環(huán)使整個測試桶壁面溫度均勻，避免局部過熱或過冷。

• 透明刻度量筒：筒體透明，帶有容量刻度，便于實時觀察泡沫高度、鼓泡狀態(tài)及消泡時間，直接記錄實驗數(shù)據(jù)。

導(dǎo)熱介質(zhì)通過溫控桶大敞口添加，實驗結(jié)束后可從箱體左側(cè)排水口排出。由于夾套換熱迅速，待測液能在短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度，且波動極小。

五、整機(jī)工作流程總結(jié)

1. 準(zhǔn)備階段：向溫控桶內(nèi)注入適量導(dǎo)熱介質(zhì)（純化水），將待測液加入測試桶內(nèi)，選擇合適噴嘴并安裝。

2. 設(shè)定參數(shù)：通過前面板液晶窗口設(shè)定目標(biāo)溫度、循環(huán)沖擊流速及定時。

3. 啟動運行：

• PID溫控系統(tǒng)加熱介質(zhì)至設(shè)定值并恒溫；

• 循環(huán)泵啟動，導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)夾套加熱待測液；

• 沖擊泵（或待測液循環(huán)泵）按設(shè)定流速從噴嘴噴射，沖擊測試桶內(nèi)液面，產(chǎn)生鼓泡；

• 泡沫產(chǎn)生后，加入消泡劑或記錄泡沫衰減時間。

4. 數(shù)據(jù)記錄：觀察透明測試桶內(nèi)的泡沫體積變化、消泡速率，同步記錄溫度、流速等參數(shù)。

5. 結(jié)束與清潔：關(guān)閉電源，排出導(dǎo)熱介質(zhì)及待測液，更換噴頭或清洗量筒。

六、核心優(yōu)勢與典型應(yīng)用場景

基于上述原理，循環(huán)鼓泡儀實現(xiàn)了控溫、循環(huán)、沖擊三者獨立控制，并具備以下突出特性：

• 抗腐蝕性強(qiáng)：加熱桶及噴嘴均為SUS304不銹鋼，可處理水性、弱酸堿性樣品。

• 便攜靈巧：立式緊湊結(jié)構(gòu)，占用空間小，方便實驗室移動布置。

• 操作安全：電氣元器件防水設(shè)計，循環(huán)泵采用DC24V低電壓供電，避免漏電風(fēng)險。

• 配置多變：可匹配不同尺寸夾套量筒及多種噴嘴，適應(yīng)消泡劑、油品、食品飲料、環(huán)境水樣等多種測試需求。

該儀器已廣泛應(yīng)用于消泡劑生產(chǎn)企業(yè)的配方篩選、切削液及潤滑油的泡沫特性評價、污水處理中的表面活性劑分析等領(lǐng)域，顯著減輕了實驗室人員手動恒溫、重復(fù)沖擊的勞動強(qiáng)度，同時保障了測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性與準(zhǔn)確性。