一種采用分布式溶液取樣的降膜吸收實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降膜吸收實驗裝置，具體涉及一種采用分布式溶液取樣的降膜吸 收實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 降膜吸收是一種重要的化工過程技術(shù)，同時也是吸收式制冷系統(tǒng)的核心技術(shù)。針 對降膜吸收特性的實驗研究是相應(yīng)的化工工程機械和吸收式制冷系統(tǒng)的型式設(shè)計與參數(shù) 優(yōu)化的理論基礎(chǔ)，具有不可或缺的指導(dǎo)意義。
[0003] 目前為止，幾乎所有的降膜吸收實驗研究針對的都是整個吸收器，實驗結(jié)果處理 所得出的吸收器特性和實驗關(guān)聯(lián)式的延伸拓展性和工程實用性很差，不能很好的預(yù)測同種 型式、不同尺寸的吸收器的傳熱傳質(zhì)性能。導(dǎo)致以上問題的原因是關(guān)聯(lián)模型型式過于簡單， 未能考慮實際的吸收液膜的溫度分布和濃度分布，只是籠統(tǒng)的對吸收器入口和出口的溫 度、濃度進行測量。
[0004] 解決上述問題的關(guān)鍵是吸收液膜的分布式溫度和濃度測量。溫度分布測量方法相 對簡單，通過K型熱電偶管上多點打孔布置即可實現(xiàn)。而濃度測量則不易實現(xiàn)，相關(guān)研究文 獻(xiàn)中也未見報道。
[0005] 綜上所述，現(xiàn)有的降膜吸收實驗方法在實驗完備性方面存在較大的不足，導(dǎo)致實 驗關(guān)聯(lián)式的拓展性和實用性差。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種采用分布式溶液取樣的降膜吸收實驗裝 置，本裝置可以實現(xiàn)吸收液膜的分布式溫度和濃度測量，通過分布式的溫度和濃度實驗結(jié) 果，結(jié)合插值或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立起整個液膜的溫度場、濃度場函數(shù)，計算出精確的局部對 流換熱和對流傳質(zhì)系數(shù)。結(jié)合對流傳熱、傳質(zhì)的基礎(chǔ)理論，建立傳熱傳質(zhì)模型。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種采用分布式溶液取樣的降膜吸收實驗裝置，包括布液 器、降膜吸收實驗管段、冷卻水入口、冷卻水出口、集液器、取樣管、取樣口密封裝置、充氣膨 脹密封橡膠圈、0型密封墊圈、K型熱電偶和取樣管，布液器設(shè)有布液器頂蓋，布液器和集液 器分別安裝在降膜吸收實驗管段的上方和下方，取樣口密封裝置以螺紋的方式裝配在布液 器頂蓋上方，并通過0型密封圈加以密封，充氣膨脹密封橡膠圈放置于取樣口密封裝置內(nèi)， 且在取樣口密封裝置上開有充氣膨脹密封橡膠圈的充氣通道，取樣管從取樣口密封裝置和 充氣膨脹密封橡膠圈的下端穿過，K型熱電偶分布式布置在降膜吸收實驗管段壁上。
[0009] 本發(fā)明的取樣原理為： 降膜吸收實驗管段設(shè)有吸收液膜，吸收液膜的濃度在柱坐標(biāo)系下是一個二維分布，分 布的兩個維度分別是液膜的流動方向和降膜吸收實驗管段的半徑方向，在液膜流動維度上 取樣點位置的確定依靠取樣管上的取樣高度刻度； 在降膜吸收實驗管段的半徑維度上，取樣點半徑的調(diào)節(jié)依靠的是偏心安裝的取樣管的 轉(zhuǎn)動，固定在取樣管上部的取樣管方向標(biāo)可以顯示出取樣管方向與基準(zhǔn)線之間的夾角，基 準(zhǔn)線是取樣管的軸心與降膜吸收實驗管段圓心所在的直線； 若降膜吸收實驗管段的內(nèi)徑為R，取樣管的取樣半徑為r，偏心距離為P，取樣管方向標(biāo) 與基準(zhǔn)線之間的夾角為#，則取樣點距離降膜吸收實驗管段的垂直距離逐為：
[0010] 通常情況下液膜的厚度較薄，對取樣點液膜厚度邊的取樣精度提高造成較大障 礙。有兩方面的優(yōu)化措施:盡量減小取樣口的口徑，同時提高取樣管的硬度，使之在液膜 沖擊下具有較小的形變量。、這)采用相似原理指導(dǎo)實驗布置。相似原理一般情況下的應(yīng)用是 為了在一個較小的模型上實現(xiàn)對較大的實物的流動、傳熱傳質(zhì)特性的研究。在該實驗方法 中，相似原理的應(yīng)用則反其道而行之。在集成化的降膜吸收器中，單根吸收管的管徑很小。 應(yīng)用相似原理可以將降膜吸收實驗管段成倍擴大，液膜厚度隨之增厚，則取樣點液膜厚度 #的取樣精度將會大大提升。
[0011] 操作流程為： a. 降膜吸收實驗管段之外的實驗系統(tǒng)與常規(guī)的降膜吸收實驗相同，即采用常規(guī)的手 段為降膜吸收實驗管段模擬出狀態(tài)穩(wěn)定的吸收溶液和被吸收氣體的入口實況； b. 首先，將充氣膨脹密封橡膠圈適當(dāng)放氣，使得取樣管可以上下移動和轉(zhuǎn)動。調(diào)整好 取樣管的深度和角度之后，將充氣膨脹密封橡膠圈充氣。充氣之后，橡膠圈起到固定取樣管 作用。同時在橡膠圈膨脹的壓力和密封油的作用下，將降膜吸收空間密封； c. 啟動降膜吸收實驗裝置，為降膜吸收實驗管段模擬出狀態(tài)穩(wěn)定的吸收溶液和被吸 收氣體的入口實況。當(dāng)降膜吸收實驗管段上布置的K型熱電偶溫度值恒定時，也就說明降膜 吸收系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，啟動連接取樣器的負(fù)壓裝置即可實現(xiàn)取樣； d. -次取樣完畢后，再次適當(dāng)將充氣膨脹密封橡膠圈放氣，調(diào)整取樣口位置，然后充 氣密封。等待K型熱電偶溫度恒定即可再次取樣。
[0012] e.重復(fù)上述步驟即可實現(xiàn)整個實驗的溶液分布式取樣和溫度測量。
[0013] f.實驗完畢，關(guān)閉整個降膜吸收實驗裝置，將充氣橡膠圈適當(dāng)放氣即可。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為： 1)本發(fā)明使得液膜厚度增厚，為精確定位取樣口與吸收壁面的相對位置提供了條件。
[0015] 2)本發(fā)明完成降膜吸收實驗管段分布式的溫度測量和溶液取樣，從而實現(xiàn)了更加 精細(xì)全面的降膜吸收特性實驗測試。
[0016] 3)本發(fā)明效果好，實用性強。
【附圖說明】
[0017] 附圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 附圖2是分布式溶液取樣的降膜吸收實驗裝置的A-A界面視圖。
[0019] 其中： 1、布液器頂蓋;2、布液器;3、冷卻水入口；4、降膜吸收實驗管段;5、集液器;6、冷卻水出 口； 7、取樣管;8、取樣口密封裝置;9、充氣膨脹密封橡膠圈；10、0型密封墊圈；11、取樣管方 向標(biāo);12、冷卻水;13、吸收液膜； R、降膜吸收管內(nèi)徑半徑;r、取樣管取樣半徑;，、取樣管偏心安裝的偏心距;遂、取樣點 液膜厚度，即取樣點距離降膜吸收實驗管段的垂直距離；#、取樣管方向標(biāo)與基準(zhǔn)線之間的 夾角。
[0020]
【具體實施方式】
[0021] 參見圖1-圖2所示，本發(fā)明包括布液器2、降膜吸收實驗管段4、冷卻水入口 3、冷卻 水出口 6、集液器5、取樣管7、取樣口密封裝置8、充氣膨脹密封橡膠圈9、0型密封墊圈10、K型 熱電偶，布液器2設(shè)有布液器頂蓋1，布液器2和集液器5分別安裝在降膜吸收實驗管段4的上 方和下方，取樣口密封裝置8以螺紋的方式裝配在布液器頂蓋1上方，并通過0型密封墊圈10 加以密封，充氣膨脹密封橡膠圈9放置于取樣口密封裝置8內(nèi)，且在取樣口密封裝置8上開有 充氣膨脹密封橡膠圈9的充氣通道，取樣管7從取樣口密封裝置8和充氣膨脹密封橡膠圈9的 下端穿過，Κ型熱電偶分布式布置在降膜吸收實驗管段4壁上。
[0022] 所述布液器2和集液器5即為常規(guī)的降膜吸收過程通用的布液和集液裝置，既起到 布液和集液的作用，又對降膜吸收實驗管段4起到固定的作用； 所述降膜吸收實驗管段4包括但不僅限于豎直光管的管內(nèi)降膜吸收實驗管段，也可以 是豎直管外的降膜吸收實驗管段或者波紋管等異型管的管內(nèi)、管外降膜吸收實驗管段； 所述布液器頂蓋1的形式相對簡單，但是為了取樣口密封裝置8的安裝方便，頂蓋的厚 度要求較厚； 所述充氣膨脹密封橡膠圈9為表面光滑、延伸和承壓性能較好的橡膠(或其他符合條件 的彈性材料)制成的中空環(huán)形圈。
[0023] 所述取樣口密封裝置8為分體粘接或焊接形式的，在粘接或焊接之前先將充氣膨 脹密封橡膠圈9放置在預(yù)留的空間中，取樣口密封裝置8的中心口為取樣管7的定向固定通 道，該通道與取樣管7裝配良好。
[0024] 所述取樣管7由彈性小、硬度高的金屬材料制成，管子的形變小，可以實現(xiàn)取樣口 的精確定位操作。取樣管7上繪有顯示取樣高度的刻度，同時取樣管7相對于降膜吸收的內(nèi) 管路是偏心安裝的，通過轉(zhuǎn)動取樣管7,調(diào)節(jié)取樣管方向標(biāo)11與取樣管7可以調(diào)整取樣管7的 取樣端口與降膜吸收實驗管段4壁面的距