[發明專利]一種旋轉填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置和方法

在審

• 申請號: 202011235866.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112345420A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 劉有智;梁麗娜;張超;張巧玲
• 申請（專利權）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；在旋轉填料床的側面軸向開設取樣口與制冷劑容器連通，制冷劑容器內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；制冷劑容器的一側底部與液氮儲罐連接；制冷劑容器的另一側底部與儲液槽連接。

2.根據權利要求1所述的旋轉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.根據權利要求1所述的旋轉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，孔的內徑為1～2mm且間距為2～3mm。

4.根據權利要求1所述的旋轉填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，其特征在于：旋轉填料床一側軸向開設取樣口的軸向長度為旋轉填料床的外殼周長的1/6～1/4，其徑向寬度不小于旋轉填料床內填料的高度。

5.一種旋轉填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試方法，采用權利要求1~4任一項所述的旋轉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：啟動旋轉填料床，兩種互不相溶的液體進入旋轉填料床裝置中，在離心力的作用下沿旋轉填料徑向通過填料，經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.根據權利要求5所述的旋轉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設定旋轉填料床的轉速及互不相溶的液體的體積流量；

⑵開啟旋轉填料床；

⑶待旋轉填料床轉速穩定后，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為液滴的總數目，n≥200；由Log-Normal正態分布函數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為粒度分布數達到10%時所對應的粒徑，d₉₀為累計粒度分布數達到90%時所對應的粒徑，d₅₀為樣品的累計粒度分布百分數達到50%時所對應的粒徑，a為最大液滴直徑與算術平均直徑的相對偏差，z_i為第i個液滴的直徑與算術平均直徑的相對偏差偏離最大液滴直徑與算術平均直徑的相對偏差的大小。