一种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装置，包括布液器、降膜吸收实验管段、冷却水入口、冷却水出口、集液器、取样管、取样口密封装置、充气膨胀密封橡胶圈、O型密封垫圈、K型热电偶，布液器设有布液器顶盖，布液器和集液器分别安装在降膜吸收实验管段的上方和下方，取样口密封装置以螺纹的方式装配在布液器顶盖上方，并通过O型密封圈加以密封，充气膨胀密封橡胶圈放置于取样口密封装置内，且在取样口密封装置上开有充气膨胀密封橡胶圈的充气通道。本实用新型完成降膜吸收实验管段分布式的温度测量和溶液取样，从而实现了更加精细全面的降膜吸收特性实验测试，本实用新型效果好，实用性强。
【专利说明】
-种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种降膜吸收实验装置，具体设及一种采用分布式溶液取样的降 膜吸收实验装置。
【背景技术】
[0002] 降膜吸收是一种重要的化工过程技术，同时也是吸收式制冷系统的核屯、技术。针 对降膜吸收特性的实验研究是相应的化工工程机械和吸收式制冷系统的型式设计与参数 优化的理论基础，具有不可或缺的指导意义。
[0003] 目前为止，几乎所有的降膜吸收实验研究针对的都是整个吸收器，实验结果处理 所得出的吸收器特性和实验关联式的延伸拓展性和工程实用性很差，不能很好的预测同种 型式、不同尺寸的吸收器的传热传质性能。导致W上问题的原因是关联模型型式过于简单， 未能考虑实际的吸收液膜的溫度分布和浓度分布，只是笼统的对吸收器入口和出口的溫 度、浓度进行测量。
[0004] 解决上述问题的关键是吸收液膜的分布式溫度和浓度测量。溫度分布测量方法相 对简单，通过K型热电偶管上多点打孔布置即可实现。而浓度测量则不易实现，相关研究文 献中也未见报道。
[0005] 综上所述，现有的降膜吸收实验方法在实验完备性方面存在较大的不足，导致实 验关联式的拓展性和实用性差。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的不足，提出了一种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装 置，本装置可W实现吸收液膜的分布式溫度和浓度测量，通过分布式的溫度和浓度实验结 果，结合插值或神经网络方法建立起整个液膜的溫度场、浓度场函数，计算出精确的局部对 流换热和对流传质系数。结合对流传热、传质的基础理论，建立传热传质模型。
[0007] 本实用新型的技术方案为:一种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装置，包括 布液器、降膜吸收实验管段、冷却水入口、冷却水出口、集液器、取样管、取样口密封装置、充 气膨胀密封橡胶圈、0型密封垫圈、K型热电偶和取样管，布液器设有布液器顶盖，布液器和 集液器分别安装在降膜吸收实验管段的上方和下方，取样口密封装置W螺纹的方式装配在 布液器顶盖上方，并通过0型密封圈加 W密封，充气膨胀密封橡胶圈放置于取样口密封装置 内，且在取样口密封装置上开有充气膨胀密封橡胶圈的充气通道，取样管从取样口密封装 置和充气膨胀密封橡胶圈的下端穿过，K型热电偶分布式布置在降膜吸收实验管段壁上。 [000引本实用新型的取样原理为：
[0009] 降膜吸收实验管段设有吸收液膜，吸收液膜的浓度在柱坐标系下是一个二维分 布，分布的两个维度分别是液膜的流动方向和降膜吸收实验管段的半径方向，在液膜流动 维度上取样点位置的确定依靠取样管上的取样高度刻度；
[0010] 在降膜吸收实验管段的半径维度上，取样点半径的调节依靠的是偏屯、安装的取样 管的转动，固定在取样管上部的取样管方向标可w显示出取样管方向与基准线之间的夹 角，基准线是取样管的轴屯、与降膜吸收实验管段圆屯、所在的直线；
[0011] 若降膜吸收实验管段的内径为R，取样管的取样半径为r，偏屯、距离为終，取样管方 向标与基准线之间的夹角为捧，则取样点距离降膜吸收实验管段的垂直距离《为：
[0012]
[0013] 通常情况下液膜的厚度较薄，对取样点液膜厚度的取样精度提高造成较大障 碍。有两方面的优化措施:;更尽量减小取样口的口径，同时提高取样管的硬度，使之在液膜 冲击下具有较小的形变量。采用相似原理指导实验布置。相似原理一般情况下的应用是 为了在一个较小的模型上实现对较大的实物的流动、传热传质特性的研究。在该实验方法 中，相似原理的应用则反其道而行之。在集成化的降膜吸收器中，单根吸收管的管径很小。 应用相似原理可W将降膜吸收实验管段成倍扩大，液膜厚度随之增厚，则取样点液膜厚度 咨的取样精度将会大大提升。
[0014] 操作流程为：
[0015] a.降膜吸收实验管段之外的实验系统与常规的降膜吸收实验相同，即采用常规 的手段为降膜吸收实验管段模拟出状态稳定的吸收溶液和被吸收气体的入口实况；
[0016] b.首先，将充气膨胀密封橡胶圈适当放气，使得取样管可W上下移动和转动。调 整好取样管的深度和角度之后，将充气膨胀密封橡胶圈充气。充气之后，橡胶圈起到固定取 样管作用。同时在橡胶圈膨胀的压力和密封油的作用下，将降膜吸收空间密封；
[0017] C.启动降膜吸收实验装置，为降膜吸收实验管段模拟出状态稳定的吸收溶液和 被吸收气体的入口实况。当降膜吸收实验管段上布置的K型热电偶溫度值恒定时，也就说明 降膜吸收系统达到稳态，启动连接取样器的负压装置即可实现取样；
[0018] d. -次取样完毕后，再次适当将充气膨胀密封橡胶圈放气，调整取样口位置，然 后充气密封。等待K型热电偶溫度恒定即可再次取样。
[0019] e.重复上述步骤即可实现整个实验的溶液分布式取样和溫度测量。
[0020] f.实验完毕，关闭整个降膜吸收实验装置，将充气橡胶圈适当放气即可。
[0021 ]本实用新型的有益效果为：
[0022] 1)本实用新型使得液膜厚度增厚，为精确定位取样口与吸收壁面的相对位置提 供了条件。
[0023] 2)本实用新型完成降膜吸收实验管段分布式的溫度测量和溶液取样，从而实现了 更加精细全面的降膜吸收特性实验测试。
[0024] 3)本实用新型效果好，实用性强。
【附图说明】
[0025] 附图1是本实用新型结构示意图。
[0026] 附图2是本实用新型布液器顶盖结构示意图。
[0027] 其中；
[00%] 1、布液器顶盖;2、布液器;3、冷却水入口；4、降膜吸收实验管段;5、集液器;6、冷却 水出口； 7、取样管;8、取样口密封装置;9、充气膨胀密封橡胶圈；10、ο型密封垫圈；11、取样 管方向标;12、冷却水;13、吸收液膜。
【具体实施方式】
[0029] 参见图1-图2所示，本实用新型包括布液器2、降膜吸收实验管段4、冷却水入口 3、 冷却水出口 6、集液器5、取样管7、取样口密封装置8、充气膨胀密封橡胶圈9、0型密封垫圈 1〇、Κ型热电偶，布液器2设有布液器顶盖1，布液器2和集液器5分别安装在降膜吸收实验管 段4的上方和下方，取样口密封装置8 W螺纹的方式装配在布液器顶盖1上方，并通过0型密 封垫圈10加 W密封，充气膨胀密封橡胶圈9放置于取样口密封装置8内，且在取样口密封装 置8上开有充气膨胀密封橡胶圈9的充气通道，取样管7从取样口密封装置8和充气膨胀密封 橡胶圈9的下端穿过，Κ型热电偶分布式布置在降膜吸收实验管段4壁上。
[0030] 所述布液器2和集液器5即为常规的降膜吸收过程通用的布液和集液装置，既起到 布液和集液的作用，又对降膜吸收实验管段4起到固定的作用；
[0031] 所述降膜吸收实验管段4包括但不仅限于竖直光管的管内降膜吸收实验管段，也 可W是竖直管外的降膜吸收实验管段或者波纹管等异型管的管内、管外降膜吸收实验管 段；
[0032] 所述布液器顶盖1的形式相对简单，但是为了取样口密封装置8的安装方便，顶盖 的厚度要求较厚；
[0033] 所述充气膨胀密封橡胶圈9为表面光滑、延伸和承压性能较好的橡胶(或其他符合 条件的弹性材料)制成的中空环形圈。
[0034] 所述取样口密封装置8为分体粘接或焊接形式的，在粘接或焊接之前先将充气膨 胀密封橡胶圈9放置在预留的空间中，取样口密封装置8的中屯、口为取样管7的定向固定通 道，该通道与取样管7装配良好。
[0035] 所述取样管7由弹性小、硬度高的金属材料制成，管子的形变小，可W实现取样口 的精确定位操作。取样管7上绘有显示取样高度的刻度，同时取样管7相对于降膜吸收的内 管路是偏屯、安装的，通过转动取样管7,调节取样管方向标11与取样管7可W调整取样管7的 取样端口与降膜吸收实验管段4壁面的距离，从而可W实现不同吸收液膜厚度处的溶液取 样。
[0036] Κ型热电偶是溫度测量的常用热电偶，被分布式布置在降膜吸收实验管段4壁上。 安装时首先打小孔，插入Κ型热电偶并使其端部与吸收管内壁平齐，然后焊接固定即可。Κ型 热电偶的布置较为简单，并未在附图中示出。
[0037] 本实用新型的取样原理为：
[0038] 吸收液膜13的浓度在柱坐标系下是一个二维分布。分布的两个维度分别是液膜的 流动方向和降膜吸收实验管段4的半径方向。在液膜流动维度上取样点位置的确定依靠取 样管7上的取样高度刻度。
[0039] 在降膜吸收实验管段4的半径维度上，取样点半径的调节依靠的是偏屯、安装的取 样管7的转动。固定在取样管7上部的取样管方向标11可W显示出取样管7方向与基准线之 间的夹角。基准线是取样管巧由屯、与降膜吸收实验管段4圆屯、所在的直线。
[0040] 若降膜吸收实验管段的内径为R，取样管的取样半径为r，偏屯、距离为終，取样管 方向标与基准线之间的夹角为竣，则取样点距离降膜吸收实验管段的垂直距离^?为：
[0041]
[0042] 通常情况下液膜的厚度较薄，对取样点液膜厚度综的取样精度提高造成较大障 碍。有两方面的优化措施:(1)、尽量减小取样口的口径，同时提高取样管的硬度，使之在液膜 冲击下具有较小的形变量。间、采用相似原理指导实验布置。相似原理一般情况下的应用是 为了在一个较小的模型上实现对较大的实物的流动、传热传质特性的研究。在该实验方法 中，相似原理的应用则反其道而行之。在集成化的降膜吸收器中，单根吸收管的管径很小。 应用相似原理可W将降膜吸收实验管段成倍扩大，液膜厚度随之增厚，则取样点液膜厚度 廣的取样精度将会大大提升。
[0043] 降膜吸收实验管段4之外的实验系统与常规的降膜吸收实验相同，即采用常规的 手段为降膜吸收实验管段4模拟出状态稳定的吸收溶液和被吸收气体的入口实况。降膜吸 收实验管段4被布液器2和集液器5固定，布液器顶盖1偏屯、安装在布液器2上，且其上壁面厚 度较厚，取样口密封装置8采用螺纹和0型密封垫圈10安装在布液器顶盖1上。充气膨胀密封 橡胶圈9内置在取样口密封装置8的内部空间中；取样管7穿过充气膨胀密封橡胶圈9和取样 口密封装置8。充气膨胀密封橡胶圈9起到固定和密封的作用，而取样口密封装置8的中屯、槽 道也起到约束取样管7方向的作用。取样管7可W在充气膨胀密封橡胶圈9充气不足时上下 移动和转动，从而实现了取样口位置的变换。一旦充气膨胀密封橡胶圈9完全充气，取样管7 将被完全固定。取样管方向标11固定在取样管7上，取样管7与基准线的夹角可由布液器顶 盖1上的调度刻度读出。
[0044] 操作流程为：
[0045] a.降膜吸收实验管段4之外的实验系统与常规的降膜吸收实验相同，即采用常规 的手段为降膜吸收实验管段4模拟出状态稳定的吸收溶液和被吸收气体的入口实况；
[0046] b.首先，将充气膨胀密封橡胶圈9适当放气，使得取样管7可W上下移动和转动。 调整好取样管7的深度和角度之后，将充气膨胀密封橡胶圈9充气。充气之后，充气膨胀密封 橡胶圈9起到固定取样管7作用。同时在充气膨胀密封橡胶圈9膨胀的压力和密封油的作用 下，将降膜吸收空间密封；
[0047] C.启动降膜吸收实验装置，为降膜吸收实验管段4模拟出状态稳定的吸收溶液和 被吸收气体的入口实况。当降膜吸收实验管段4上布置的K型热电偶溫度值恒定时，也就说 明降膜吸收系统达到稳态，启动连接取样器的负压装置即可实现取样；
[0048] d. -次取样完毕后，再次适当将充气膨胀密封橡胶圈9放气，调整取样口位置，然 后充气密封。等待K型热电偶溫度恒定即可再次取样。
[0049] e.重复上述步骤即可实现整个实验的溶液分布式取样和溫度测量。
[0050] f.实验完毕，关闭整个降膜吸收实验装置，将充气膨胀密封橡胶圈适当放气即 可。
[0051] 本实用新型的优点为：
[0052] a.应用相似原理，使得液膜厚度增厚，为精确定位取样口与吸收壁面的相对位置 提供了条件。
[0053] b.可W完成降膜吸收实验管段分布式的溫度测量和溶液取样，从而实现了更加 精细全面的降膜吸收特性实验测试。
[0054] C.在更加完备的实验数据的基础上，可W发展出具有更好的延伸性、预测性和工 程实用性的吸收模型或实验关联式。
【主权项】
1. 一种采用分布式溶液取样的降膜吸收实验装置，其特征是:包括布液器、降膜吸收实 验管段、冷却水入口、冷却水出口、集液器、取样管、取样口密封装置、充气膨胀密封橡胶圈、 O型密封垫圈、K型热电偶和取样管，布液器设有布液器顶盖，布液器和集液器分别安装在降 膜吸收实验管段的上方和下方，取样口密封装置以螺纹的方式装配在布液器顶盖上方，并 通过O型密封圈加以密封，充气膨胀密封橡胶圈放置于取样口密封装置内，且在取样口密封 装置上开有充气膨胀密封橡胶圈的充气通道，取样管从取样口密封装置和充气膨胀密封橡 胶圈的下端穿过，K型热电偶分布式布置在降膜吸收实验管段壁上。
【文档编号】G01N1/10GK205483308SQ201620093139
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】陈伟
【申请人】青岛科技大学