本实用新型专利技术属于在线测定旋转填料床内液体分布的技术领域，具体是一种旋转填料床用液体分布检测装置。旋转填料床上设置有气体入口、检测口、气体出口和液体出口，压力传感器经检测口安装于旋转填料床内部，压力传感器与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，气体出口与废气吸收槽连接，气体入口与气体缓冲罐连接，气体入口与气体缓冲罐之间设置有气体流量计和阀门，气体缓冲罐分别与储罐和风机连接，气体缓冲罐和储罐之间设置气体流量计和阀门，旋转填料床还通过液泵和液体储罐连接，旋转填料床与液泵之间设置液体流量计和阀门。本实用新型专利技术其在线检测过程便于检测各种操作、结构因素对液体分布均匀性的影响。
A Liquid Distribution Detection Device for Rotating Packed Bed
【技术实现步骤摘要】
一种旋转填料床用液体分布检测装置
本技术属于在线测定旋转填料床内液体分布的
，具体是一种旋转填料床用液体分布检测装置。
技术介绍
超重力技术是强化多相流传递与反应的一项突破性过程强化技术，该技术主要是利用超重力旋转填料床中填料的高速旋转实现对液体的高强度剪切、雾化、分散，相界面更新速率加快，气液相界接触面积增大，气液传质系数达到数量级的增长。目前，主要应用于脱硫、脱碳、除尘和纳米材料的制备等方面。填料作为超重力旋转床的心脏部件，是气液高效传质的场所（或媒介），材质和种类等会直接影响到旋转填料床的传质效果，目前工业上最常用的是不锈钢丝网填料。但高速旋转填料内流动的液体不可避免的会发生壁流和沟流，导致液体分布不均，气液接触效率下降。1996年，Burns和Ramshaw在研究中已证实了填料内液体分布不均现象的存在；2001年，Sandilya也提到液相的分布不均导致气液传质效率的下降。为解决旋转床内液体分布不均的问题，不少研究学者对旋转床内的液体分布器进行了改进。中国专利CN103239885A公开了一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置，有效的改善了转子内的液体分布，提高了旋转床传质效率；中国专利CN102247706B公开了一种具有调控轴向液体分布的超重力旋转床装置，在旋转床内添加了导流管式、点面式、对开圆筒式和三角锥环形液体分布器等内构件，实现了液体在轴向上的均匀分布，填料得到充分利用，传质效果增强了60%-70%；2009年，谢爱勇设计了盘管式和圆盘式结构的随转子高速旋转的液体分布器，实现了液体初始均匀分布；中国专利CN102512913A公开了一种由下盘片、波纹筒和阻液板构成的能够促进液体沿轴向和径向均匀分布的液体分布器；中国专利CN203291545U公开了一种为解决逆流式旋转填料床液体分布问题而涉及的由带静态液体分布的管式及锥形液体分布器和动态U形及盘片式液体分布器组成的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器；中国专利CN101890250A公开了一种多层圆筒式转动液体分布器，利用离心力，获得了良好的轴向和周向液体初始分布。综上可知，液体分布器改进后，气液传质效果得到了有效强化，但是，气液传质强化是否为液体分布均匀性的改善所导致，以及改善程度如何未见相关文献报道。传统填料塔内液体分布均匀性检测方法有：接液法(a)、电导示踪法(b)、光纤传感技术(c)、断层成像技术(d)和激光诱导荧光技术(e)。其中，a、b两种方法操作简单，容易实现，但只能从宏观上对液体分布进行定性描述；光纤传感技术可对填料表面液膜厚度进行测量，但仅能达到局部测量，不能实现全场测量。所以，若要实现旋转填料床内液体分布的定量测量，以上方法均不适用。相比之下，d、e则提供了最有效的液体分布性能检测方法，两者都可以实现液体分布的可视化，并且可对液体分布做出定量分析。但是，d涉及到具有放射性的X射线和γ射线，超重力设备为高速旋转的动设备，射线会在填料内不断发生反射，同时，设备体积小，操作过程存在危险性，技术要求极高；e中的激光不能穿透金属，填料材质只能为有机玻璃，存在一定的局限性。由于以上诸多问题，至今未见国内有关直接测量旋转填料床液体分布性能的报道，如何改装旋转填料床、准确测量工作中旋转填料床的液体分布性能就有了重要意义。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提供一种旋转填料床用液体分布检测装置。本技术采取以下技术方案：一种旋转填料床用液体分布检测装置，包括风机、气体缓冲罐、计算机、数据采集系统、压力传感器、储罐、旋转填料床、电机、废气吸收槽、液泵和液体储罐；旋转填料床上设置有气体入口、检测口、气体出口和液体出口，压力传感器经检测口安装于旋转填料床内部，压力传感器与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，气体出口与废气吸收槽连接，气体入口与气体缓冲罐连接，气体入口与气体缓冲罐之间设置有气体流量计和阀门，气体缓冲罐分别与储罐和风机连接，气体缓冲罐和储罐之间设置气体流量计和阀门，旋转填料床还通过液泵和液体储罐连接，旋转填料床与液泵之间设置液体流量计和阀门。进一步的，旋转填料床包括壳体、液体分布器、填料区和转轴，填料区由上支撑、下支撑、内支撑和外支撑固定在转轴上，壳体上设置N个检测口，液体分布器位于旋转填料床中心。进一步的，检测口分布在上支撑与下支撑之间的区域，且沿周向自下而上分布。进一步的，上支撑和下支撑为“米字型”支撑，上支撑和下支撑沿径向对应设置多个凹槽，凹槽深度为上支撑板厚度的2/3，宽度为1.5mm，最内侧凹槽固定内支撑，外支撑安装到其他凹槽内。所述的旋转填料床用液体分布检测装置的检测方法，包括以下步骤，S100～打开风机，空气经风机进入气体缓冲罐；储罐中的实验气体在阀门的流量控制下，经气体流量计计量后进入气体缓冲罐中，空气与实验气体均匀混合进入旋转填料床。S200～打开液泵，溶液储槽中实验溶液在液泵的作用下进入旋转填料床，由液体流量计控制流量，与气体在旋转填料床中接触。S300～启动电机，填料高速旋转。S400～调节气液流量，待气液流量稳定后，打开压力数据采集系统，将压力值的采集时间间隔设置为1ms，以此得到N个检测点的压力数值F1、……FN随时间变化的压力数据表。S500～填料内液体由填料内缘向外缘运动，最后由填料外缘甩出，接触压力传感器，传感器受力F，将压力信号输出。此时，假设传感器接收到的压力F为液体在做圆周过程中的离心力，所以F=ma=mw2r，m，液体质量；a，液体的加速度；w，液体圆周运动时的角速度，即填料运动角速度；r，填料半径。S600～以液体质量m作为衡量填料内液体分布的指标，以N个检测点所测液体质量数据m1、……mN数据来综合分析填料内的液体分布，在此，用到的是N个检测点的液体质量m的标准差值Mf，计算公式如下式，式中，N指的是检测点的数量，mi为单个检测点的液体质量，m为N个检测点所测液体质量的平均值。由式中可以看出，mi与m的差距越小，Mf值越小，也就说明检测点液体质量的波动程度越小，所以液体分布越均匀，反之，液体分布不均匀。进一步的，N=5。与现有技术相比，本技术实现了旋转填料床内液体分布的在线检测，并具有实时性、连续性、能全面反映液体分布细节特征等优点；克服了在高速旋转设备内安装压力传感器的机械难度；还可直接用于局部液体分布均匀性的检测；利用传感器检测液体分布情况不仅克服了接液法、光纤传感等技术带来的误差，其在线检测过程也便于检测各种操作、结构因素对液体分布均匀性的影响。附图说明图1是旋转填料床的结构示意图；图2是旋转填料床上下支撑的结构示意图；图3为传感器的结构示意图；图4是旋转填料床液体分布检测系统流程图；图中：1-气体入口；2-检测口；3-壳体；4-上支撑；5-凹槽；6-液体分布器；7-内支撑；8-气体出口；9-外支撑；10-填料区；11-下支撑；12-转轴；13-液体出口；14-棍状支撑，3.1-传感器感应区；3.2-传感器引脚，4.1-风机；4.2-气体缓冲罐；4.3-气体流量计；4.4-计算机；4.5-数据采集系统；4.6-阀门；4.7-数据线；4.8-压力传感器；4.9-储罐；4.10-检测口；4.11-旋转填料床；4.12-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋转填料床用液体分布检测装置，其特征在于：包括风机（4.1）、气体缓冲罐（4.2）、计算机（4.4）、数据采集系统（4.5）、压力传感器（4.8）、储罐（4.9）、旋转填料床（4.11）、电机（4.12）、废气吸收槽（4.13）、液泵（4.15）和液体储罐（4.16）；旋转填料床（4.11）上设置有气体入口（1）、检测口（2）、气体出口（8）和液体出口（13），压力传感器（4.8）经检测口（2）安装于旋转填料床内部，压力传感器（4.8）与数据采集系统（4.5）连接，数据采集系统（4.5）与计算机（4.4）连接，气体出口（8）与废气吸收槽（4.13）连接，气体入口（1）与气体缓冲罐（4.2）连接，气体入口（1）与气体缓冲罐（4.2）之间设置有气体流量计（4.3）和阀门（4.6），气体缓冲罐（4.2）分别与储罐（4.9）和风机（4.1）连接，气体缓冲罐（4.2）和储罐（4.9）之间设置气体流量计（4.3）和阀门（4.6），旋转填料床（4.11）还通过液泵（4.15）和液体储罐（4.16）连接，旋转填料床（4.11）与液泵（4.15）之间设置液体流量计（4.14）和阀门（4.6）。
【技术特征摘要】
1.一种旋转填料床用液体分布检测装置，其特征在于：包括风机（4.1）、气体缓冲罐（4.2）、计算机（4.4）、数据采集系统（4.5）、压力传感器（4.8）、储罐（4.9）、旋转填料床（4.11）、电机（4.12）、废气吸收槽（4.13）、液泵（4.15）和液体储罐（4.16）；旋转填料床（4.11）上设置有气体入口（1）、检测口（2）、气体出口（8）和液体出口（13），压力传感器（4.8）经检测口（2）安装于旋转填料床内部，压力传感器（4.8）与数据采集系统（4.5）连接，数据采集系统（4.5）与计算机（4.4）连接，气体出口（8）与废气吸收槽（4.13）连接，气体入口（1）与气体缓冲罐（4.2）连接，气体入口（1）与气体缓冲罐（4.2）之间设置有气体流量计（4.3）和阀门（4.6），气体缓冲罐（4.2）分别与储罐（4.9）和风机（4.1）连接，气体缓冲罐（4.2）和储罐（4.9）之间设置气体流量计（4.3）和阀门（4.6），旋转填料床（4.11）还通过液泵（4.15）和液体储罐...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁贵生，刘有智，郭林雅，高磊，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西,14
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。