一种喷淋密度测控装置及其测控方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷淋密度测控装置及其测控方法，所述测控装置包括：水槽(1)，进料泵(2)，喷嘴，喷嘴定位系统，自动控制部分；喷嘴定位系统，包括置于水槽(1)外围的至少两个水平方向滑道(4)，能够沿着水平方向滑道(4)移动的多个竖直方向滑道(5)，连接在不同竖直方向滑道(5)上的喷嘴滑道(6)，喷嘴(10)置于喷嘴滑道(6)上，喷嘴(10)与喷淋管路(9)与相连；在水槽(1)内设置多个集液器(3)，每个集液器(3)的开口为圆形，在每个集液器(3)内固定有多电极液位开关(13)，用于采集液位信号，在集液器(3)的底部设置排放电磁阀(12)。本发明技术方案，实现海水淡化用蒸发器内的不同类型喷头或喷头不同排列时的喷淋效果评价，分析低温多效海水淡化装置中传热管液膜厚度和均匀度，从而提高工程应用中传热管表面的热量交换效率。
【专利说明】一种喷淋密度测控装置及其测控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种喷淋密度测控装置及其测控方法。
【背景技术】
[0002]水平管降膜蒸发器是从70年代发展起来的一种高效节能型蒸发器，其优点在于传热系数值较高。在水平管降膜蒸发中，其中一个重要的环节是喷淋，喷淋系统把料液喷淋分布到传热管上蒸发，其喷淋密度对蒸发传热膜系数的影响较大，在喷淋不均匀或者喷淋量不够的情况下，会产生传热管干壁的现象，严重降低传热系数、减少传热管的使用寿命。所以提供一种喷淋密度的测控装置及测控方法对系统产水量和传热管使用寿命具有重要的意义。
[0003]目前，常用的喷淋密度测试方法采用调节阀调节液体流量和压力，线性调节度较差；集液器多采用带刻度的量筒，工况参数采用就地仪表显示，通过人工读数来记录数据，检测精度低，误差较大。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种喷淋密度测控装置及其测控方法，以简单、易实现且有效解决现有技术中喷淋密度测量手段智能化程度低，精度不高，误差较大等现实问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的喷淋密度测控装置及其测控方法通过以下的技术方案予以实现:
[0006]一种喷淋密度测控装置，包括水槽(1)，进料泵(2)，喷嘴，喷嘴定位系统，自动控制部分，其特征在于，
[0007]所述的喷嘴定位系统，包括置于水槽(I)外围的至少两个水平方向滑道(4)，能够沿着水平方向滑道(4)移动的多个竖直方向滑道(5)，连接在不同竖直方向滑道(5)上的喷嘴滑道(6)，喷嘴(10)置于喷嘴滑道(6)上，喷嘴(10)与喷淋管路(9)与相连；
[0008]进料泵⑵用于将水槽⑴内的水抽取至各路述喷淋管路(9)内；
[0009]在水槽(I)内设置多个集液器(3)，每个集液器(3)的开口为圆形，在每个集液器
(3)内固定有多电极液位开关(13)，用于采集液位信号；所述的多电极液位开关(13)包括三个电极:一个公共电极、一个低液位电极和一个高液位电极，公共电极基材为细钛棒，外涂钌；低液位电极和高液位电极基材均为细铜棒，外套低温收缩阻燃型套管，顶端装有小圆柱形石墨作为电极接触端在集液器(3)的底部设置排放电磁阀(12)。
[0010]所述的自动控制部分包括变频器，中央控制器、上位机；多电极液位开关(13)采集的信号被送入上位机，上位机通过中央控制器控制进料泵(2)和电磁阀(12)。
[0011]作为优选实施方式，所述的喷淋密度测控装置，其特征在于，在喷淋管路(9)的总管路上设置有压力变送器(8)和流量变送器(7)，压力变送器(8)和流量变送器(7)采集的信号被送入上位机，由上位机通过中央控制器及变频器控制进料泵(2)。
[0012]本发明同时提供所述的测控装置实现的喷淋密度测控方法，包括下面的步骤:[0013]步骤I，打开电磁阀(12)，将集液器⑶排空；
[0014]步骤2，关闭电磁阀(12);启动进料泵(2)，根据喷淋管路总管路的流量变送器7和压力变送器8采集的信号，通过变频器调节进料泵2，从而使喷淋管路上的流量保持一致；
[0015]步骤3，中央控制器在集液器(3)内的多电极液位开关到达低液位时开始计时?Υ，到达高液位时停止计时TH，计算蓄液时间Th-1Y ;计算集液器(3)的半径记作R，高度记作H ；集液器3的外切正方形面积为2R2，则喷淋密度=R2H/[2R2Th-Tl]。
[0016]本发明的有益效果如下:
[0017](I)本发明提出的多电极液位开关的公共电极基材采用细钛棒，外涂钌；液位电极基材采用细铜棒，外套DRS热缩管绝缘，顶端装有小圆柱形石墨作为电极接触端；可以快速采集到液位信号，反应灵敏。
[0018](2)本发明提出的中央控制器计时精度不低于10ms，整个计时过程都由人机接口设备控制，减少人为记录的误差，检测精度高。
[0019]本发明的有益效果如下:
[0020](I)本发明系统选用高精度智能仪表、中央控制器和人机接口设备等先进控制技术对装置进行智能监控和 自动控制，节省人工，提高数据精度；
[0021](2)本发明通过计采集集液器的由液位到高液位所需时间、集液器的体积，然后根据计算方法得到喷淋密度，具有操作便捷，造价成本低特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明的喷淋实验平台结构示意图。
[0023]图2是根据本发明的多电极液位开关、集液器与电磁阀的安装方式。
[0024]图3是根据本发明的喷淋密度测控装置及其测控方法框图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进行说明。本发明的目的是这样实现的:
[0026]本发明的一种喷淋密度测控装置所采用的喷淋实验平台如图1和图2所示，包括I底座滑道上的水槽，2进料泵，3集液器，4水平方向滑道，5竖直方向滑道，6喷嘴滑道，7流量变送器，8压力变送器，9喷淋管路，10喷嘴、12电磁阀，13多电极液位开关，13-1低液位电极，13-2公共电极，13-3高液位电极，14人机接口设备，15传热管。
[0027]喷淋实验平台由喷淋密度测量装置和控制系统组成。喷淋平台主体支架为长方体形，其外形尺寸约为1800mm长X 1600mm宽X 2500mm高。底部安装水槽I，中部安装传热管束15，上部安装喷嘴定位系统，喷嘴定位系统主要由喷淋管路9、喷嘴10、喷嘴滑道6、水平方向滑道4和竖直方向滑道5组成；底部水槽I可以从传热管束15下面拉出；喷嘴定位系统中有两个喷嘴滑道，每个喷嘴滑道上安装2个喷嘴，喷嘴滑道4与水平方向滑道4和竖直方向滑道5相连，使喷嘴滑道4可以整体的上下左右移动，这样每个喷嘴可以在三维空间任意移动；喷嘴10的底部到传热管束15最上层传热管的距离可在200mm~600mm内调节。
[0028]多电极液位开关13包括三个电极，一个公共电极13-2，其基材为细钛棒，外涂钌；一个低液位电极13-1和一个高液位电极13-3，其基材均为细铜棒，外套低温收缩阻燃型套管，顶端装有小圆柱形石墨作为电极接触端，在集液器3的底部设置排放电磁阀12。
[0029]参见图3，整个喷淋密度测控装置除了上述的喷淋实验平台外，还包括自动控制部分，如变频器，中央控制器(PLC)、人机接口设备(上位机)。多电极液位开关13、流量变送器7，压力变送器8采集的信号被送入人机接口设备，人机接口设备通过中央控制器来控制进料泵2，电磁阀12。
[0030]基于喷淋实验平台的喷淋密度测控装置及其测控方法的实施步骤如下:在人机接口设备上打开电磁阀12，将集液器3排空，然后关闭电磁阀12 ;启动进料泵2，根据喷淋管路总管路的流量变送器7和压力变送器8采集的信号，通过变频器调节进料泵2，从而使喷淋管路上的流量保持一致；集液器3内的多电极液位开关到达低液位时开始计时?Υ，到达高液位时停止计时TH，计算蓄液时间Th-1Y ;集液器3的半径记作R，高度记作H ;集液器3的外切正方形面积为2R2，则喷淋密度=JiR2H/[2R2TH-Tj，在上述过程完成后，通过电磁阀可进行排放，进入下一次测量。通过比较不同喷淋位置下的喷淋密度，从而对喷头的性能或喷头的排列进行评价。本发明的喷淋密度测控系统与测控方法所采用的中央控制器计时精度达到IOms级，整个计时过程都由中央控制器控制，减少人为记录的误差，检测精度高，测量数据报表也在检测结 束后由人机接口设备自动导出。
【权利要求】
1.一种喷淋密度测控装置，包括水槽(1)，进料泵(2)，喷嘴，喷嘴定位系统，自动控制部分，其特征在于， 所述的喷嘴定位系统，包括置于水槽(I)外围的至少两个水平方向滑道(4)，能够沿着水平方向滑道(4)移动的多个竖直方向滑道(5)，连接在不同竖直方向滑道(5)上的喷嘴滑道(6)，喷嘴(10)置于喷嘴滑道(6)上，喷嘴(10)与喷淋管路(9)与相连； 进料泵(2)用于将水槽(I)内的水抽取至各路述喷淋管路(9)内； 在水槽(I)内设置多个集液器(3)，每个集液器(3)的开口为圆形，在每个集液器(3)内固定有多电极液位开关(13)，用于采集液位信号；所述的多电极液位开关(13)包括三个电极:一个公共电极、一个低液位电极和一个高液位电极，公共电极基材为细钛棒，外涂钌；低液位电极和高液位电极基材均为细铜棒，外套低温收缩阻燃型套管，顶端装有小圆柱形石墨作为电极接触端在集液器(3)的底部设置排放电磁阀(12)。 所述的自动控制部分包括变频器，中央控制器、上位机；多电极液位开关(13)采集的信号被送入上位机，上位机通过中央控制器控制进料泵(2)和电磁阀(12)。
2.根据权利要求1所 述的喷淋密度测控装置，其特征在于，在喷淋管路(9)的总管路上设置有压力变送器(8)和流量变送器(7)，压力变送器(8)和流量变送器(7)采集的信号被送入上位机，由上位机通过中央控制器及变频器控制进料泵(2)。
3.根据权利要求1所述的喷淋密度测控装置，其特征在于，所述的多电极液位开关(13)的三个电极，公共电极基材为细钛棒，外涂钌；低液位电极和高液位电极基材均为细铜棒，外套低温收缩阻燃型套管，顶端装有小圆柱形石墨作为电极接触端。
4.权利要求1所述的测控装置实现的喷淋密度测控方法，包括下面的步骤: 步骤1，打开电磁阀(12)，将集液器(3)排空； 步骤2，关闭电磁阀(12);启动进料泵(2)，根据喷淋管路总管路的流量变送器7和压力变送器8采集的信号，通过变频器调节进料泵2，从而使喷淋管路上的流量保持一致； 步骤3，中央控制器在集液器(3)内的多电极液位开关到达低液位时开始计时?Υ，到达高液位时停止计时TH，计算蓄液时间Th-1Y ;计算集液器(3)的半径记作R，高度记作H ;集液器3的外切正方形面积为2R2，则喷淋密度=R2H/[2R2Th-Tl]。
【文档编号】B05B12/00GK103977925SQ201410223278
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】康权, 王金燕, 李炎, 肖亚苏, 俞永江, 苗超 申请人:国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所