一种可调节温度的液面交换器

1.本发明属于涉及一种液面交换器，具体涉及一种可调节温度的液面交换器。


背景技术：

2.填埋处置是目前城市生活垃圾处置的主要方法。为防止填埋场周围地下水和土壤受到污染，现代化的填埋场往往使用压实黏土衬垫层进行防渗。然而，压实黏土衬垫层是一种多孔材料，其不可能完全阻止垃圾渗滤液向外扩散。在水力梯度的作用下，垃圾渗滤液可以通过压实黏土衬垫层向外迁移。为评价压实黏土衬垫层对垃圾渗滤液的阻隔性能，有必要测定压实黏土衬垫层的渗透系数。
3.目前主要使用柔性壁渗透仪对压实黏土衬垫层的渗透系数进行测定。在测定过程中，为了避免柔性壁渗透仪的控制面板受到垃圾渗滤液污染，柔性壁渗透仪必须安装一个液面压力交换器。然而，已有的液面压力交换器只能实现水—垃圾渗滤液界面压力传递，而无法垃圾渗滤液的温度进行调节。
4.事实上，在真实的垃圾填埋场中，随着季节和填埋时间的变化，垃圾渗滤液的温度是不断变化的；温度的不断变化将改变垃圾渗滤液的粘度，而最终将影响压实黏土衬垫层的渗透系数。
5.基于以上分析，需设计一种具有温度调节功能的液面交换器，它能够精确控制渗透试验过程中垃圾渗滤液的温度，从而实现压实黏土衬垫层渗透系数精确测定。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种可调节温度的液面交换器，该交换器能够实现渗透垃圾滤液温度的控制。
7.为达到上述目的，本发明所述的可调节温度的液面交换器包括交换器本体及温度调节系统，所述交换器本体包括进水管、顶板三通阀、进液管、上层溶液桶、顶板、下层溶液桶、底板及下部导液管；温度调节系统包括热传导包裹带、水箱、阀门、第一蠕动泵、介质传输三通阀、制冷设备及制热设备；
8.进水管经顶板三通阀及进液管与上层溶液桶相连通，顶板固定于上层溶液桶的顶部开口处，上层溶液桶与下层溶液桶相连接，下层溶液桶的底部开口固定于底板上，底板上设置有第一孔洞，下部导液管通过所述第一孔洞及底板三通阀与下层溶液桶相连通；
9.热传导包裹带包裹于下层溶液桶及上层溶液桶的外壁上，热传导包裹带的侧面设置有腔体出口及腔体入口，水箱的出口经阀门、第一蠕动泵及介质传输三通阀与制冷设备及制热设备相连接；
10.热传导包裹带上的腔体入口及腔体出口通过导液管均与制热设备及制冷设备相连。
11.顶板、上层溶液桶、下层溶液桶及底板通过连接螺杆、垫片、螺杆螺栓及支柱固定连接。
12.导液管上设置有水流向指示标。
13.底板上设置有用于供连接螺杆穿过的第二孔洞。
14.底板三通阀与底板之间以及顶板三通阀与顶板之间均通过螺栓相连接。
15.上层溶液桶与下层溶液桶之间通过耐酸耐碱橡胶隔膜相连接。
16.热传导包裹带通过卡扣包裹于下层溶液桶及上层溶液桶的外壁上。
17.底板上设置有凹槽，所述凹槽为环形结构，下层溶液桶的下端内嵌于所述凹槽内。
18.本发明具有以下有益效果：
19.本发明所述的可调节温度的液面交换器在具体操作时，通过制热设备及制冷设备将热介质或者冷介质通入热传导包裹带中，通过热传导包裹带对垃圾渗漏液进行加热或冷却，以实现垃圾渗滤液温度的可调性。
20.进一步，本发明采用可拆卸结构，当试验完成后，通过连接卡扣、连接螺杆和支柱分离热传导包裹带、上层溶液桶、下层溶液桶、顶板及底板，清洗简单方便，有效的避免上次试验残留液体造成试验误差。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为图1中1-1方向的剖面图；
23.图3为交换器本体的装配示意图；
24.图4为热传导包裹带9示意图；
25.图5为温度调节系统的工作示意图；
26.其中，1为连接螺杆、2为螺杆螺栓、3为螺栓、4为进液管、5-1为顶板三通阀、5-2为底板三通阀、6为顶板、7为上层溶液桶7、8为腔体入口、9为热传导包裹带、10为腔体出口、11为下部导液管、12为底板、13为支柱、14为卡扣、15为导液管、16为水流向指示标、17为进水管、18为耐酸耐碱橡胶隔膜、19为下层溶液桶、20为溶液输出管、21为第一孔洞、22为凹槽、23为第二孔洞、24为垫片、25为水箱、26为阀门、27为第一蠕动泵、28为制热设备、29为介质传输三通阀、30为制冷设备。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
28.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
29.参考图1至图5，本发明所述的本发明所述的可调节温度的液面交换器包括交换器本体及温度调节系统，所述交换器本体包括进水管17、顶板三通阀5-1、进液管4、上层溶液桶7、顶板6、下层溶液桶19、底板12及下部导液管11；温度调节系统包括热传导包裹带9、水箱25、阀门26、第一蠕动泵27、介质传输三通阀29、制冷设备30及制热设备28；
30.进水管17的出口经顶板三通阀5-1及进液管4与顶板6相连通，顶板6固定于上层溶液桶7的顶部开口处，与顶板6无缝拼接，上层溶液桶7与下层溶液桶19之间通过耐酸耐碱橡胶隔膜18相连接。
31.下层溶液桶19的底部开口固定于底板12上，顶板6、上层溶液桶7、下层溶液桶19及底板12通过连接螺杆1、垫片24、螺杆螺栓2及支柱13固定连接。
32.热传导包裹带9通过卡扣14包裹于下层溶液桶19及上层溶液桶7的外壁上，热传导包裹带9的侧面设置有腔体出口10及腔体入口8，水箱25的出口经阀门26、第一蠕动泵27及介质传输三通阀29与制冷设备30及制热设备28相连接。
33.耐酸耐碱橡胶隔膜18为柔性材料，可在压力下扩展，下层溶液桶19添加垃圾渗滤液后再通过在上层溶液桶7加压水，实现下层溶液桶19垃圾渗滤液渗透入土体。
34.底板12上设置有凹槽22，所述凹槽22为环形结构，下层溶液桶19的下端内嵌于所述凹槽22内，底板12上设置有第一孔洞21，下部导液管11通过所述第一孔洞21与下层溶液桶19相连通，实现内部结构的完整性及封闭性。
35.热传导包裹带9上的腔体入口8及腔体出口10通过导液管与制热设备28及制冷设备30相连，实现垃圾渗滤液温度的可调节。
36.下层溶液桶19通过第一孔洞21及底板三通阀5-2与下部导液管11相连通，其中，底板三通阀5-2存在一个未连接口，在工作时，使用注射器通过底板三通阀5-2上的未连接口向下层溶液桶19内注入垃圾渗滤液，待垃圾渗滤液注满下层溶液桶19后，将底板三通阀5-2扭转至关闭状态，其中，在向下层溶液桶19内注入垃圾渗滤液时，顶板三通阀5-1扭转至未连接口，以便排出上层溶液桶7的空气，在输出溶液时，将顶板三通阀5-1扭转至进水管17与进液管4的连通状态，底板三通阀5-2扭转至下部导液管11与溶液输出管20的连通状态，实现溶液输入及输出的便捷性。
37.本发明中的传热介质为水，水箱25输出的水经第一蠕动泵27进入制热设备28或制冷设备30，制热设备28采用电加热水，当温度达到所设温度时，使用第二蠕动泵将热水经导液管15进入热传导包裹带9中，实现对垃圾渗滤液加热的目的；制冷设备30采用氟利昂压缩机制冷，当水溶液温度达到所设温度时，使用第三蠕动泵将冷水经导液管15送入热传导包裹带9中，通过水循环流通达到制冷垃圾渗滤液的目的，从而实现垃圾渗漏温度的可调控性。
38.导液管15上设置有水流向指示标16；底板12上设置有用于供连接螺杆1穿过的第二孔洞23；底板三通阀5-2与底板12之间以及顶板三通阀5-1与顶板6之间均通过螺栓3相连接。
39.本发明的实现过程为：
40.步骤一安装溶液桶
41.将下层溶液桶19放置在底板12上的凹槽22处，再依次将耐酸耐碱橡胶隔膜18、上层溶液桶7及顶板6安装完成，并通过连接螺杆1和支柱13将其固定并放置在平面上。
42.步骤二注入垃圾渗漏液并连接渗透仪
43.安装完成后，通过底板三通阀5-2、导液管1及溶液输出管20进行垃圾渗漏液的注入，在此过程中，将顶板三通阀5-1扭转至未连接口，以排出上层溶液桶7的空气，便于垃圾渗漏液的输入，输入完成后关闭底板三通阀5-2。通过进水管17和渗透仪控制面板上的水压管连接，调整顶板三通阀5-1，方便其后试验。
44.步骤三安装温度调节系统
45.将热传导包裹带9通过卡扣14包裹下层溶液桶19和上层溶液桶7外部，热传导包裹带9下部与底板12接触。再将热传导包裹带9的腔体入口8和腔体出口10通过导液管15与制热设备28和制冷设备30相连。制热设备28及制冷设备30与水箱25连接。
46.步骤四可调温度下垃圾渗漏液渗透土样。
47.启动温度调节系统，当温度到达所需温度且保持稳定后，调整顶板三通阀5-1和底板三通阀5-2，并启动渗透仪进行垃圾渗漏液渗透土样的试验，试验完毕后关闭阀门26及温度调节系统即可。

技术特征：
1.一种可调节温度的液面交换器，其特征在于，包括交换器本体及温度调节系统，所述交换器本体包括进水管(17)、顶板三通阀(5-1)、进液管(4)、上层溶液桶(7)、顶板(6)、下层溶液桶(19)、底板(12)及下部导液管(11)；温度调节系统包括热传导包裹带(9)、水箱(25)、阀门(26)、第一蠕动泵(27)、介质传输三通阀(29)、制冷设备(30)及制热设备(28)；进水管(17)经顶板三通阀(5-1)及进液管(4)与上层溶液桶(7)相连通，顶板(6)固定于上层溶液桶(7)的顶部开口处，上层溶液桶(7)与下层溶液桶(19)相连接，下层溶液桶(19)的底部开口固定于底板(12)上，底板(12)上设置有第一孔洞(21)，下部导液管(11)通过所述第一孔洞(21)及底板三通阀(5-2)与下层溶液桶(19)相连通；热传导包裹带(9)包裹于下层溶液桶(19)及上层溶液桶(7)的外壁上，热传导包裹带(9)的侧面设置有腔体出口(10)及腔体入口(8)，水箱(25)的出口经阀门(26)、第一蠕动泵(27)及介质传输三通阀(29)与制冷设备(30及制热设备(28)相连接；热传导包裹带(9)上的腔体入口(8)及腔体出口(10)通过导液管(15)均与制热设备(28)及制冷设备(30)相连。2.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，顶板(6)、上层溶液桶(7)、下层溶液桶(19)及底板(12)通过连接螺杆(1)、垫片(24)、螺杆螺栓(2)及支柱(13)固定连接。3.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，导液管(15)上设置有水流向指示标(16)。4.根据权利要求2所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，底板(12)上设置有用于供连接螺杆(1)穿过的第二孔洞(23)。5.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，底板三通阀(5-2)与底板(12)之间以及顶板三通阀(5-1)与顶板(6)之间均通过螺栓(3)相连接。6.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，上层溶液桶(7)与下层溶液桶(19)之间通过耐酸耐碱橡胶隔膜(18)相连接。7.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，热传导包裹带(9)通过卡扣(14)包裹于下层溶液桶(19)及上层溶液桶(7)的外壁上。8.根据权利要求1所述的可调节温度的液面交换器，其特征在于，底板(12)上设置有凹槽(22)，所述凹槽(22)为环形结构，下层溶液桶(19)的下端内嵌于所述凹槽(22)内。

技术总结
本发明公开了一种可调节温度的液面交换器，进水管经顶板三通阀及进液管与上层溶液桶相连通，顶板固定于上层溶液桶的顶部开口处，上层溶液桶与下层溶液桶相连接，下层溶液桶的底部开口固定于底板上，底板上设置有第一孔洞，下部导液管通过所述第一孔洞及底板三通阀与下层溶液桶相连通；热传导包裹带包裹于下层溶液桶及上层溶液桶的外壁上，热传导包裹带的侧面设置有腔体出口及腔体入口，水箱的出口经阀门、第一蠕动泵及介质传输三通阀与制冷设备及制热设备相连接；热传导包裹带上的腔体入口及腔体出口通过导液管均与制热设备及制冷设备相连，该交换器能够实现渗透垃圾滤液温度的控制。控制。控制。


技术研发人员：许健 谭龙贞 王宝
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/1/28