专利名称：气液相传质系数测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化学工程技术领域，更具体地说是一种气液相传质系数测定装置，它主要应用于化工过程传质系数测定及化学反应工程中的反应动力学研究。
长期以来，化学工程技术领域采用的气液相传质系数测定装置存在如下缺点反应器采用固定板作为气、液接触介面隔板。由于测定装置在实验过程中为连续性工作的，干扰因素较多，液面较难控制。当反应器内的液面发生变化时，其气、液接触面积也随之改变，因此不能有效地保证气、液相传质过程在一规定的面积下进行。而气、液相接触面积是计算传质系数的主要参数，所以，采用固定板的反应器难以保证实验顺利进行且气液相传质系数测定的精确度也较低。
另外，传统反应器采用双轴直接搅拌，由于搅拌轴较小，轴的动密封问题较难解决，常常出现漏气、漏液现象，因此还降低实验的精确度。
现有技术的气液相传质系数测定装置没有进行整机设计，以致可调参数较少，实验弹性小。
本实用新型的目的是在于克服上述现有气液相传质系数测定装置所存在的缺点，设计出一种符合连续测定要求，测定精确度高、结构简单、调控方便的双全返混立式反应器，并合理地与各种容器和计量仪器，显示仪表相匹配，构成一整体机台，它整机结构紧凑，实验教学直观。
本实用新型的目的可通过如下措施来达到
设计一种双全返混立式反应器，其特征在于反应器是由带浮板的筒体，磁力搅拌装置和磁力测速装置所组成。外形结构改为圆柱形，以改善返混状态。双全返混立式反应器筒体内设有的气液接触介面隔板为浮板，浮板上开有按所需气液相接触面积而定的气液相接触孔，而且该孔还作扩孔处理，以改善气液接触面的边界层传质条件。浮板随着反应器中的液面浮动，以保证气液相接触面积永恒。
双全返混立式反应器设有一块与电动机相连，另一块与搅拌桨相连的两对磁块，实现磁力双搅拌。
双全返混立式反应器的电动机与磁块之间固定安装一个串联线圈，利用旋转磁场中的磁力线切割导体产生电势的原理把旋转信号转化为电信号，与显示仪表相连后连续显示搅拌速度。该调速部分采用可控硅调压电路来调整串激电动机的工作电压从而达到无级调速的目的。电路中附加稳压稳流电源，使电动机在工作过程中不受电网中电压的变化的影响，使搅拌速度保持稳定。
以下结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细的说明。
图1是气液相反应器结构示意图。
图2是气液相传质系数测定装置示意图。
图3是气液相传质系数测定流程方框图。
本装置的气液相反应器是由反应器的筒体、磁力搅拌装置和测速装置所组成。如图1所示反应器筒体为圆柱形，筒体10内设有一浮板9，浮板上开有按所需气液相接触面积而定的气液相接触孔8，所需气液相接触面积越大，气液相接触孔开设应越多；为了改善气、液边界层传质条件，气、液相接触孔均作扩孔处理。
在圆柱形双全返混立式反应器筒体的上端面外侧的中心装有一对与电动机1相连的磁块3、4，磁块4被密封端盖5罩住，并与反应器内的气相搅拌桨13相连。在圆柱形的立式反应器筒体的下端面中心两侧分别装有一对磁块15、16，磁块15与液相搅拌桨14相连，磁块16与电动机18相连。当电动机1和18转动时，与电动机1和18同轴的磁块3和磁块16同步转动，拖动相对应的磁块4和磁块15转动，从而使搅拌桨13和14，实现磁力搅拌。
双全返混立式反应器的电动机1、18与磁块3、16之间各固定安装一个串联线圈2、17组成测速装置。
另外，图1中6、7、11均为法兰。
如图2和图3所示，气体由高压气瓶经减压阀减压后，进入配气恒压缸对进配气恒压缸中的二种或二种以上的气体进行混合并起恒压作用。出配气恒压缸24的气体进入超压放空管23，对整个系统起限压作用，当来自高压气瓶气体压力超过装置限定范围时，气体穿过液封自动放空，使系统工作在某压力区域范围内，配气缸出口接一支路提供气体取样进行分析。然后，气体经气相流量控制阀后进入气相转子流量计19，对气体进行计量后进入反应器21，并采用U型压力计33测定反应压力。经配制成某一浓度的溶液装入液相高位槽中，液体经液相流量控制阀调整流量进入液相转子流量计20，计量后进入反应器21。经吸收、反应后的气体和液体同时进入气液平衡管22，以调整反应器内的液面高度。气体经取样分析或放空，液体取样分析或进入液体回收瓶作为循环使用。
测速装置是利用磁力搅拌的旋转磁场中的磁力线切割导体产生电势的原理，把旋转信号转化为电信号，连续显示搅拌速度。图2中25为液相搅拌转速显示仪，26为气相搅拌转速显示仪。该调速部分采用可控硅调压电路，通过调整串激电动机工作电压调节搅拌速度。图2中27和28各为搅拌转速的粗、细调，气相搅拌调速范围为300 10，000转／分，液相搅拌调速范围为100～3000转／分。图2中31为气相搅拌开关；32为液相搅拌开关；29为总电源开关；30为指示灯。
使用本实用新型测定装置，可根据需要选择物料体系，分别对物理吸收、化学吸收及化学反应的气、液相传质系数进行测定。也可通过独立地改变气、液相反应的影响因素，对气、液反应的反应类型以及气液反应动力学进行研究。
本实用新型具有如下优点1、因为测定装置为连续性工作的，所以其干扰的因素较多，液面较难控制，当液面发生变化时，气、液接触面积也随之改变，而气液相接触面积是计算传质系数的重要参数。针对这个问题，本发明把传统的气、液相接触介面板从固定板改为浮板，浮板随着反应器中的液面浮动，有效地保证气液接触面积保持永恒，并且可任意调节液面控制器改变气、液相体积比。
2、本装置的浮板开有气液接触孔，该孔作扩孔处理，使用者可根据物料体系不同和所需的接触面积的不同，更换浮板。经扩孔后的气、液接触孔的浮板可把其厚度降低至最薄的状态。气液相接触孔能使边界层的物料迅速更新，从而提高了传质速率。
3、本装置在反应器的下半部开设一个小接触面的溢流管，即气液平衡管，能任意调节反应器内的液面高度，并可调节气、液相的体积比。
4、现有技术中采用双轴直接搅拌，由于搅拌轴较小，很难解决动密封所引起的漏气漏液现象，使测定过程中的精度难以保证。本发明采用磁力搅拌，不但有效地克服了漏气、漏液现象，而且搅拌速度也大大提高。气相搅拌速度为300～10，000转／分可调；液相搅拌速度为100～3，000转／分可调。这样的气、液相搅拌效率，能使立式反应器完全达到全返混并接近于无梯度状态。
5、能利用磁力搅拌器产生的旋转磁场中的磁力线切割导体产生电势，电势与旋转磁场的转速成正比并成线性，突破了将转速信号转化为电信号从而达到连续监视搅拌速度的目的。替代了现有技术中的红外闪光测速仪，筒化了整个装置。
6、进行了整机设计，使双全返混立式反应器与各种容器、计量仪器、控制仪器和显示仪表等单元相匹配，构成结构紧凑的一个整体操作机台。它体积小，实验教学直观，满足了连续测定要求，且测定精确度高。
7、采用可控硅无级调速并附加稳压稳流电源，使电动机在工作过程中不受电网中电压的变化所影响，使搅拌器速度保持稳定。
8、本装置实用范围宽、操作方便，可调参数较多，实验弹性较大。它可根据需要选择不同的物料体系，可分别对物理吸收、化学吸收和化学反应的气液相传质系数进行连续测定。
权利要求1.一种主要由气相转子流量计(19)、液相转子流量计(20)、反应器(21)和U型反应压差计(33)装配而成的气液相传质系数测定装置，其特征在于圆柱形双全返混反应器带有磁力搅拌装置和磁力测速装置；该反应器筒体(10)内设有一浮板(9)，浮板(9)上开有按所需气液相接触面积而定的气液相接触孔(8)，该孔均作扩孔处理；与反应器相连的气相转子流量计(19)前装有对整个系统起限压作用的超压放空管(23)；装置中还装有能调整反应器液面高度、并与反应器相通的气液平衡管(22)。
2.根据权利要求1所述的气液相传质系数测定装置，其特征在于该磁力搅拌装置设置在圆柱形双全返混反应器上、下端面两侧，即圆柱形双全返混反应器下端面中心的两侧分别装有一对磁块(15)、(16)，磁块(15)与液相搅拌桨(14)相连，磁块(16)与电动机(18)相连，在圆柱形双全返混反应器上端面外侧的中心装有一对与电动机(1)相连的磁块(3)、(4)，磁块(4)被密封端盖(5)罩住，并与反应器内的气相搅拌桨(13)相连。
3.根据权利要求1所述的气液相传质系数测定装置，其特征在于磁力测速装置设置在圆柱形双全返混反应器的电动机(1)、(18)与磁块(3)、(16)之间，即在电动机轴上固定安装串联线圈(2)、(17)。
专利摘要本实用新型是一种气液相传质系数测定装置。它的圆柱形立式双全返混反应器是由带浮板的筒体、磁力搅拌装置和磁力测速装置所组成。浮板上开有按所需气液相接触面积而定的气液相接触孔，该孔均作扩孔处理，发明人进行了整机设计，使本装置各单元相匹配，结构紧凑、体积小、实验教学直观，又满足了连续测定要求，且测定精确度高，实用范围宽，操作方便，可调参数较多，实验弹性较大，实验重复性强。
文档编号G01N11/10GK2098684SQ9120850
公开日1992年3月11日 申请日期1991年5月16日 优先权日1991年5月16日
发明者庄礼秋 申请人:华南理工大学