[實用新型]一種氣體?溶液兩相流鼓泡吸收過程特性測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721341021.5
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN207215797U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 吳曦;徐士鳴;劉嘉威;蔣孟男
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N25/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮,潘迅

1.一種氣-液兩相流鼓泡吸收過程特性測試裝置，其特征在于，所述的氣-液兩相流鼓泡吸收過程特性測試裝置包括待測樣品準備與處理系統(tǒng)(1)、振動臺(2)、反應管系統(tǒng)(3)以及數據采集與控制系統(tǒng)，用于測試氣體-溶液兩相流在管道或反應器中發(fā)生吸收反應時的狀態(tài)演化特征和熱量傳遞規(guī)律；

所述的振動臺(2)平置于地面，位于反應管系統(tǒng)(3)的正下方；反應管系統(tǒng)(3)與待測樣品準備與處理系統(tǒng)(1)之間通過五條管路相連，分別為頂端水路L1、底端水路L2、底端溶液管路L3、頂端溶液管路L4和氣體引入管路L5；數據采集與控制系統(tǒng)用于實時采集數據，并發(fā)出調控指令；

所述的反應管系統(tǒng)(3)包括圓柱形套管式反應管、上端蓋密封法蘭、下端蓋密封法蘭以及定位緊固件；圓柱形套管式反應管通過底部定位緊固件豎直固定在振動臺(2)的上表面，包括兩種幾何尺寸相同的結構：一種為玻璃制套管式，用于測試氣體-溶液兩相流鼓泡吸收過程中的氣泡生成、脫離、聚合或破裂、湮滅全過程動態(tài)演化規(guī)律；另一種為銅制套管式，用于研究多種初始和邊界條件下體系的熱量傳遞規(guī)律；

所述待測樣品準備與處理系統(tǒng)(1)包括冷卻水子系統(tǒng)、溶液子系統(tǒng)以及氣體子系統(tǒng)三部分，平置于地面；

所述的冷卻水子系統(tǒng)的出口與反應管系統(tǒng)(3)之間通過頂端水路L1連接，入口與反應管系統(tǒng)(3)之間通過底端水路L2連接，冷卻水子系統(tǒng)用于保證經頂端水路L1進入反應管的冷卻水能夠滿足試驗要求；滿足試驗需求的冷卻水經頂端水路L1，通過變頻水泵(14)泵入反應管的內、外管套間的流道中，吸收熱量后，從反應管系統(tǒng)(3)底部流出，經底端水路L2流回恒溫冷水箱(17)，如此循環(huán)流動；所述的冷卻水子系統(tǒng)包括恒溫冷水箱(17)，電加熱器(9)、變頻水泵(14)以及一套制冷機組；恒溫冷水箱(17)內的水溫可調溫度范圍為-20℃至50℃，通過電加熱器(9)實現(xiàn)升溫，通過制冷機組實現(xiàn)降溫；

所述的溶液子系統(tǒng)包括溶液循環(huán)系統(tǒng)和溶液再生系統(tǒng)兩部分；所述的溶液循環(huán)系統(tǒng)的出口與反應管系統(tǒng)(3)之間通過底端溶液管路L3連接，其入口與反應管系統(tǒng)(3)之間通過頂端溶液管路L4連接，溶液循環(huán)系統(tǒng)用于實現(xiàn)待測稀溶液與反應后的濃溶液的存儲與循環(huán)，并保證待測稀溶液能夠以試驗要求的溫度、壓力、濃度、流速或流量經底端溶液管路L3進入反應管系統(tǒng)(3)；所述的溶液循環(huán)系統(tǒng)包括稀溶液儲罐(10)、變頻溶液泵(11)、恒溫熱水箱(12)，電動調節(jié)閥(21)、濃溶液儲罐(22)；稀溶液儲罐(10)和濃溶液儲罐(22)分別用于存儲試驗之前所配置的稀溶液和試驗之后反應的濃溶液，稀溶液儲罐(10)出口與變頻溶液泵(11)連接，變頻溶液泵(11)出口與恒溫熱水箱(12)中的加熱盤管相連，加熱盤管出口與底端溶液管路L3相連，底端溶液管路L3另一端與反應管系統(tǒng)(3)相連；預先配置好濃度的待測溶液從稀溶液儲罐(10)中流出，被變頻溶液泵(11)以試驗需求的流速泵入恒溫熱水箱(12)中調節(jié)至試驗所需溫度，而后經底端溶液管路L3進入反應管系統(tǒng)(3)；在反應管系統(tǒng)(3)反應后，待測溶液變濃，從反應管頂部流出，進入頂端溶液管路L4；所述的頂端溶液管路L4出口端連接電動調節(jié)閥(21)，電動調節(jié)閥(21)能夠動態(tài)調節(jié)反應管內的吸收壓力，電動調節(jié)閥(21)出口連接三條支路：第一個支路與直接取樣口(26)連接，中間管道上裝有開/關閥；第二個支路與濃溶液儲罐(22)的頂部溶液入口連通，中間管道上裝有開/關閥，控制溶液的進入；第三個支路依次連接開/關閥、一段毛細管(28)，流經毛細管(28)被節(jié)流的溶液一部分進入間接取樣口(27)，剩余部分溶液進入濃溶液儲罐(22)內；所述的濃溶液儲罐(22)底部出口分成兩條支路：第一個支路與稀溶液儲罐(10)入口連接，實現(xiàn)溶液循環(huán)；第二個支路與溶液再生系統(tǒng)中的發(fā)生器(23)入口連接，發(fā)生器(23)與外界還通過頂部的氣體逸出口和底部的液體排出口連通，氣體逸出口與風冷器(24)入口連接，風冷器(24)出口與膨脹閥(29)入口連接，膨脹閥(29)出口與回收工質儲罐(25)連接，回收工質儲罐(25)平置于地面，液體排出口通過開/關閥與溶液泵連接，溶液泵與稀溶液儲罐(10)連接；進入發(fā)生器(23)中的濃溶液在電加熱器加熱作用下，溶解在溶液中的實驗氣體開始逐漸從溶液中逸出，并從發(fā)生器(23)頂部出口離開，進入風冷器(24)中冷卻液化，再通過膨脹閥(29)，轉化為低溫低壓的液態(tài)實驗工質，最后被存入回收工質儲罐(25)中；發(fā)生器(23)中的剩余溶液由發(fā)生器(23)底部流回至稀溶液儲罐(10)，完成溶液的循環(huán)與再生；

所述的氣體子系統(tǒng)用于保證待測實驗氣體以試驗要求的溫度、壓力、流速或流量經氣體引入管路L5進入反應管系統(tǒng)(3)；氣體子系統(tǒng)與反應管系統(tǒng)(3)連接；純工質儲罐18內存儲著液化的試驗氣體，其標準沸點溫度低于室溫，純工質儲罐18閥門打開時，試驗氣體迅速氣化得到實驗氣體，進入管道，流過微量調節(jié)閥(19)、單向止回閥20，經氣體引入管路L5進入反應管系統(tǒng)(3)。