促进液体轴向分布的固定阀同心圈旋转床的制作方法

本实用新型涉及气液传质设备的领域，具体涉及一种促进液体轴向分布的固定阀同心圈旋转床。

背景技术：

超重力旋转床作为一种新型过程强化设备，能大幅的减小设备体积，从而提高生产效率，减低成本，已经成功的应用于精馏、吸收和反应等多个化工领域。超重力旋转床的原理是通过旋转转子产生离心力场，利用离心力场取代重力场，液体在超重力场下，被撕裂成微米级的液滴、液沫和液膜，极大的强化了多相流之间的传质和传热过程气液传质过程。与传统的板式塔和填料塔相比，超重力旋转床气液传质速率可提高1～2个数量级。超重力旋转床具有设备体积小、成本低、占地面积小、安装方便等优点。

中国专利200710157094.3公开的同心圈逆流型超重力旋转床，其转子包括同心筛孔动圈，该动圈由一组同心且直径各异的带有筛孔的旋转圈组合而成。该旋转床属于板式转子旋转床，具有结构简单、制造成本低的优点，但该旋转床传质效率不高，在工业应用中受到限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种促进液体轴向分布的固定阀同心圈旋转床，具有气液传质效率较高的优点。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种促进液体轴向分布的固定阀同心圈旋转床，主要包括腔体，所述腔体内设有转子，转子与腔体之间设有动密封，腔体的侧面设有气体进口管，腔体的底板上设有液体出口管；所述转子的转轴从腔体的底板穿入，液体进口管从腔体的上部穿入腔体和转子的中心腔室内，上部开口同时底部封闭的液体进口管与转轴同轴安装，在液体进口管的管壁上还开有若干出液孔；气体出口管设置在腔体的上面板处，并连通转子的中心腔室；所述转子由上圆盘和下圆盘组成，上下圆盘之间固定一组同心且直径均匀增加的同心圈，同心圈上开有若干固定阀，固定阀的阀盖向同心圈的外侧凸起，形成固定阀的底孔和侧孔，同心圈上的固定阀引导气体绕流过阀盖并穿过固定阀两边的侧孔(19)和底孔；所述阀盖的两侧各带有一个阀瓣，液体在通过固定阀的阀瓣后获得轴向向上和轴向向下的速度分量。

进一步讲，所述固定阀的长度为2～100mm，宽度为1～100mm，高度为1～50mm。

进一步讲，所述固定阀在同心圈上横向排列，并呈三角形分布或矩形分布。

作为优选，所述阀瓣采用半圆形结构或三角形结构。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用的旋转床转子为一种促进液体轴向分布的固定阀同心圈转子，同心圈上的带半圆瓣梯形固定阀能引导气体绕流过固定阀阀盖，然后穿过固定阀两边的侧孔和固定阀底孔，从而增大气体湍动，旋转床气相传质系数得以增大；一部分液滴落在同心圈内侧壁面上，然后通过固定阀底孔穿过同心圈，其余液滴落在固定阀阀盖的内侧壁上，然后分成两路通过固定阀半圆瓣进而穿过同心圈；液体在通过固定阀半圆瓣后获得轴向向上和轴向向下的速度分量，从而促进液体轴向分布，旋转床液相传质系数得以增大，旋转床气相和液相传质系数同时增大，旋转床气液传质效率得以提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的a向视图(固定阀采用横向三角形排列)。

图3为固定阀采用横向矩形排列的结构示意图。

图4为采用半圆形阀瓣的固定阀的结构三视图。

图5为采用三角形阀瓣的固定阀的结构示意图。

图6为气体和液体通过固定阀的流动路径图。

图7为理论塔板数nt随回流量ql的变化示意图。

附图标记说明：1、腔体；2、动密封；3、液体进口管；4、气体出口管；5、上圆盘；6、同心圈；7、固定阀；8、气体进口管；9、下圆盘；10、出液孔；11、转子；12、液体出口管；13、阀盖；14、阀瓣；15、液滴；16、落在同心圈壁面上的液体穿过固定阀的运动路径；17、落在阀盖内壁面上的液体穿过固定阀的运动路径；18、底孔；19、侧孔；20、气体穿过固定阀底孔和侧孔的运动路径；21、转轴；22、中心腔室。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

实施例1：如附图1所示，这种促进液体轴向分布的固定阀同心圈旋转床，主要包括腔体1，所述腔体1内设有转子11，转子11与腔体1之间设有动密封2，腔体1的侧面设有气体进口管8，腔体1的底板上设有液体出口管12；所述转子11的转轴21从腔体1的底板穿入，液体进口管3从腔体1的上部穿入腔体1和转子11的中心腔室22内，上部开口同时底部封闭的液体进口管3与转轴21同轴安装，在液体进口管3的管壁上还开有若干出液孔10；气体出口管4设置在腔体1的上面板处，并连通转子11的中心腔室22；所述转子11由上圆盘5和下圆盘9组成，上下圆盘5、9之间固定一组同心且直径均匀增加的同心圈6，同心圈6上开有若干固定阀7，固定阀7的阀盖13向同心圈6的外侧凸起，形成固定阀7的底孔18和侧孔19，所述阀盖13的两侧各带有一个阀瓣14；所述固定阀7的长度为2～100mm，宽度为1～100mm，高度为1～50mm；所述固定阀7在同心圈6上横向排列，并呈三角形分布或矩形分布(如图2、3所示)。

作为优选，所述阀瓣14采用半圆形结构或三角形结构(如图4、5所示)。

如附图6所示，同心圈6上的固定阀7能引导气体绕流过阀盖13，然后穿过固定阀7两边的侧孔19和底孔18(即图6中气体穿过固定阀底孔和侧孔的运动路径20)，从而增大气体湍动，提高旋转床气相传质系数；液滴15落在同心圈6的内侧壁面上，然后通过底孔18穿过同心圈6(即图6中落在同心圈壁面上的液体穿过固定阀的运动路径16)，或者液滴15落在固定阀阀盖13的内侧壁上，然后分成两路通过固定阀半圆瓣14进而穿过同心圈6(即图6中落在阀盖内壁面上的液体穿过固定阀的运动路径17)；液体在通过固定阀半圆瓣14后获得轴向向上和轴向向下的速度分量，从而促进液体轴向分布，气体和液体在通过固定阀7的时候密集接触，发生传质和传热。

本实施例的工作过程：气体从气体进口管8切向进入腔体1，进而进入转子11，在同心圈6的旋转带动下，气体作周向运动；同时气体在压差的作用下在转子11内作径向流动，气体穿过带固定阀7的底孔18和侧孔19，气体湍动加剧，气相传质系数得到提高，最后通过气体出口管4排出；液体从液体进口管3通过进口管管壁上的出液孔10进入转子11，在离心力作用下甩出，液体在穿过同心圈6上固定阀7的时候和气体密集接触，发生传质和传热，最后从液体出口管12排出。

实施例2：本实用新型用于精馏时，由再沸器出来的气体从气体进口管8进入腔体1的内腔，沿径向穿过转子11内的同心圈6上的固定阀7，与液体进行逆流接触，最后通过气体出口管4进入冷凝器冷凝，得到精馏产物；部分冷凝液作为回流液从液体进口管3进入，通过液体进口管3上的出液孔10进入转子11内部，在离心力的作用下被加速甩出，液体被粉碎成细小的液沫、液丝，并与气体逆流接触，进行传质和传热，液体通过液体出口管12进入再沸器加热，精馏产物从再沸器排出。

以乙醇-水为物系，在超重力旋转床转速为1000r/min下，采用内径为400mm，外径为1000mm，高为100mm的开有筛孔的同心圈转子和本实用新型的带半圆形阀瓣固定阀同心圈转子，进行全回流常压精馏实验。实验结果如附图7所示，开有筛孔的同心圈转子的理论塔板数为4.2～5.5块，带半圆形阀瓣固定阀同心圈转子的理论塔板数比开有筛孔的同心圈转子提高10～21％，这说明本实用新型的固定阀同心圈旋转床能够促进液体轴向分布，其传质效率优于开有筛孔的同心圈旋转床，在工业应用上有广阔的前景。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。