[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011235866.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112345420A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉有智;梁麗娜;張超;張巧玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：在旋轉(zhuǎn)填料床的進料口連接有兩個液體進料管，兩個液體進料管分別與互不相溶的兩個液體儲罐連接；在旋轉(zhuǎn)填料床的側(cè)面軸向開設取樣口與制冷劑容器連通，制冷劑容器內(nèi)設有能上下垂直活動的平板，平板四周分別設有四根豎桿，以便升降平板；制冷劑容器的一側(cè)底部與液氮儲罐連接；制冷劑容器的另一側(cè)底部與儲液槽連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：平板底部與制冷劑容器底部平行設置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：平板為不銹鋼板，板上設有通孔，孔的內(nèi)徑為1～2mm且間距為2～3mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：旋轉(zhuǎn)填料床一側(cè)軸向開設取樣口的軸向長度為旋轉(zhuǎn)填料床的外殼周長的1/6～1/4，其徑向?qū)挾炔恍∮谛D(zhuǎn)填料床內(nèi)填料的高度。

5.一種旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試方法，采用權(quán)利要求1~4任一項所述的旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：包括以下步驟：啟動旋轉(zhuǎn)填料床，兩種互不相溶的液體進入旋轉(zhuǎn)填料床裝置中，在離心力的作用下沿旋轉(zhuǎn)填料徑向通過填料，經(jīng)過填料的多次切割作用后被甩離填料，液滴在離心力的慣性力作用下在取樣口處形成一個個的小液滴，這樣即完成了液體的接觸及混合過程；被甩離填料的液滴通過取樣口后直接浸入制冷劑液氮中，實現(xiàn)液滴的迅速冷凍；取冷凍后的液滴置于光學顯微鏡下觀察、測量并分析液滴的粒徑及粒徑分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試方法，其特征在于具體包括以下步驟：

⑴設定旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速及互不相溶的液體的體積流量；

⑵開啟旋轉(zhuǎn)填料床；

⑶待旋轉(zhuǎn)填料床轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，開啟液體的進料泵；

⑷打開液氮儲罐，往制冷劑器中通入液氮，對甩離填料的液滴進行冷凍，利用不銹鋼平板從液氮中分離出凝結(jié)的液滴；

⑸在溫度為20℃下，取平板上冷凍后的液滴置于載波片上，液氮瞬間氣化；將載玻片置于光學顯微鏡下觀察液滴的形態(tài)及粒徑，并拍攝液滴獲得照片；

⑹通過顯微鏡獲取液滴照片，對照片中的各個液滴的粒徑大小進行測定；由索特平均直徑計算公式計算出液滴的索特平均直徑，其中：n為液滴的總數(shù)目，n≥200；由Log-Normal正態(tài)分布函數(shù)f(d_i)=1-0.5×(1-erf(δ×z_i))計算出液滴的粒徑分布；其中，d₃₂表示索特平均直徑，n_i表示粒徑為d時的液滴的數(shù)目，d_i表示第i個液滴的直徑，δ表示粒徑平均幾何偏差；所述的f(d_i)=1-0.5×(1-erf(δ×z_i))公式中，δ=0.394/lg(v₉₀/v₁₀)，v₁₀=d₁₀/(d_max-d₁₀)，v₉₀=d₉₀/(d_max-d₉₀)，z_i=ln((ad_i)/(d_max-d_i))，a=(d_max-d₅₀)/d₅₀，，其中，v₁₀為數(shù)量體積占10%的液滴的平均直徑與最大液滴直徑的相對偏差，v₉₀為數(shù)量體積占90%的液滴的平均直徑與最大液滴直徑的相對偏差，d₁₀為粒度分布數(shù)達到10%時所對應的粒徑，d₉₀為累計粒度分布數(shù)達到90%時所對應的粒徑，d₅₀為樣品的累計粒度分布百分數(shù)達到50%時所對應的粒徑，a為最大液滴直徑與算術(shù)平均直徑的相對偏差，z_i為第i個液滴的直徑與算術(shù)平均直徑的相對偏差偏離最大液滴直徑與算術(shù)平均直徑的相對偏差的大小。