[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

本發明公開了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。在旋轉填料床的進料口連接有兩個液體進料管，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；制冷劑容器的側壁底部與液氮儲罐連接。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，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。本發明解決了旋轉填料床中互不相溶的液體間接觸過程液滴團聚現象，以及超重力場中在線檢測的設備搭建困難等問題。

技術領域

本發明涉及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，屬于旋轉填料床中液體接觸微觀活動研究領域。

背景技術

液體在旋轉填料床中的流動形態十分復雜，國內外學者采用攝像機或者高速頻閃照相技術，直接觀察液體在填料中的流動過程及流動狀態。研究發現在低轉速下（300r/min-600r/min），填料層中的液體主要以孔流的形式存在；高轉速下（600r/min-900r/min），填料層中的液體主要以液滴的形式存在。上述的研究多局限于研究單相或均相液體的流動形態，關于互不相溶非均相液體接觸混合的液體形態及液滴粒徑分布的測試未見報道。

近年來，關于液-液非均相接觸及混合的測試方面，比如，研究管道中油水兩相的流動形態及液滴粒徑測試，相關學者提出了一些在線檢測粒徑法，包括高速攝像法、粒子圖像測速法、聚焦光束反射測量技術、粒子視頻顯微鏡等，直接采集液滴的照片，利用圖像處理軟件測定照片中液滴的粒徑。由于多數在線檢測方法中液滴照片的捕獲設備均浸入溶液中，無法識別并分析重疊部分液滴的粒徑，粒徑不能代表油水兩相整體的混合效果及形態分布；另外，高速攝像機無法捕獲微米級粒徑的液滴，技術受限。與常規測試方法相比，在旋轉填料床中液-液兩相接觸過程、液滴的形態及粒徑分布的測試有其特殊性。一是在旋轉填料床中，液體經旋轉的填料切割后會得到微米級甚至納米級粒徑的液滴，高速攝像法無法獲取準確的信息；二是在旋轉填料床中，由于填料的高速轉動以及填料的致密和結構的復雜性等原因，無法在旋轉填料床中安裝接觸式或浸入式檢測設備；三是油水兩相液體經旋轉填料后，液體會被快速甩到設備殼體內壁面上使得液滴之間聚并。因此，這就需要開發出一種在液滴離開旋轉填料與殼體內壁面碰撞前，能夠將液滴迅速捕集的方法與裝置，并配套相應的分析測試粒徑及其分布的方法。

發明內容

本發明旨在提供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，采用互不相溶的兩股液體在旋轉填料床內接觸過程作為測試基礎，設置專門的采樣器及液氮速凍取樣方法及液滴粒徑分布檢測方法。

本發明提供了一種旋轉填料床中液滴粒徑及粒徑分布的測試裝置，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，液氮儲罐是是一種保溫罐，用于儲存液氮；制冷劑容器的另一側底部與儲液槽連接，儲液槽主要是用于分離油水兩相（儲液槽與大氣相通，室溫下液氮氣化，剩余油相及水相溶解后凝并、分層，便于油水兩相的重復使用）。

進一步地，平板底部與制冷劑容器底部平行設置。

進一步地，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。

進一步地，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。