專利名稱：氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置，它主要應(yīng)用于化工過程傳質(zhì)系數(shù)測定及化學(xué)反應(yīng)工程中的反應(yīng)動力學(xué)研究。
長期以來，化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域采用的氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置存在如下缺點(diǎn)反應(yīng)器采用固定板作為氣、液接觸介面隔板。由于測定裝置在實(shí)驗(yàn)過程中為連續(xù)性工作的，干擾因素較多，液面較難控制。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的液面發(fā)生變化時(shí)，其氣、液接觸面積也隨之改變，因此不能有效地保證氣、液相傳質(zhì)過程在一規(guī)定的面積下進(jìn)行。而氣、液相接觸面積是計(jì)算傳質(zhì)系數(shù)的主要參數(shù)，所以，采用固定板的反應(yīng)器難以保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行且氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定的精確度也較低。
另外，傳統(tǒng)反應(yīng)器采用雙軸直接攪拌，由于攪拌軸較小，軸的動密封問題較難解決，常常出現(xiàn)漏氣、漏液現(xiàn)象，因此還降低實(shí)驗(yàn)的精確度。
現(xiàn)有技術(shù)的氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置沒有進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)，以致可調(diào)參數(shù)較少，實(shí)驗(yàn)彈性小。
本實(shí)用新型的目的是在于克服上述現(xiàn)有氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置所存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種符合連續(xù)測定要求，測定精確度高、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)控方便的雙全返混立式反應(yīng)器，并合理地與各種容器和計(jì)量儀器，顯示儀表相匹配，構(gòu)成一整體機(jī)臺，它整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)直觀。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來達(dá)到
設(shè)計(jì)一種雙全返混立式反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器是由帶浮板的筒體，磁力攪拌裝置和磁力測速裝置所組成。外形結(jié)構(gòu)改為圓柱形，以改善返混狀態(tài)。雙全返混立式反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)有的氣液接觸介面隔板為浮板，浮板上開有按所需氣液相接觸面積而定的氣液相接觸孔，而且該孔還作擴(kuò)孔處理，以改善氣液接觸面的邊界層傳質(zhì)條件。浮板隨著反應(yīng)器中的液面浮動，以保證氣液相接觸面積永恒。
雙全返混立式反應(yīng)器設(shè)有一塊與電動機(jī)相連，另一塊與攪拌槳相連的兩對磁塊，實(shí)現(xiàn)磁力雙攪拌。
雙全返混立式反應(yīng)器的電動機(jī)與磁塊之間固定安裝一個(gè)串聯(lián)線圈，利用旋轉(zhuǎn)磁場中的磁力線切割導(dǎo)體產(chǎn)生電勢的原理把旋轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)化為電信號，與顯示儀表相連后連續(xù)顯示攪拌速度。該調(diào)速部分采用可控硅調(diào)壓電路來調(diào)整串激電動機(jī)的工作電壓從而達(dá)到無級調(diào)速的目的。電路中附加穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，使電動機(jī)在工作過程中不受電網(wǎng)中電壓的變化的影響，使攪拌速度保持穩(wěn)定。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是氣液相反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置示意圖。
圖3是氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定流程方框圖。
本裝置的氣液相反應(yīng)器是由反應(yīng)器的筒體、磁力攪拌裝置和測速裝置所組成。如圖1所示反應(yīng)器筒體為圓柱形，筒體10內(nèi)設(shè)有一浮板9，浮板上開有按所需氣液相接觸面積而定的氣液相接觸孔8，所需氣液相接觸面積越大，氣液相接觸孔開設(shè)應(yīng)越多；為了改善氣、液邊界層傳質(zhì)條件，氣、液相接觸孔均作擴(kuò)孔處理。
在圓柱形雙全返混立式反應(yīng)器筒體的上端面外側(cè)的中心裝有一對與電動機(jī)1相連的磁塊3、4，磁塊4被密封端蓋5罩住，并與反應(yīng)器內(nèi)的氣相攪拌槳13相連。在圓柱形的立式反應(yīng)器筒體的下端面中心兩側(cè)分別裝有一對磁塊15、16，磁塊15與液相攪拌槳14相連，磁塊16與電動機(jī)18相連。當(dāng)電動機(jī)1和18轉(zhuǎn)動時(shí)，與電動機(jī)1和18同軸的磁塊3和磁塊16同步轉(zhuǎn)動，拖動相對應(yīng)的磁塊4和磁塊15轉(zhuǎn)動，從而使攪拌槳13和14，實(shí)現(xiàn)磁力攪拌。
雙全返混立式反應(yīng)器的電動機(jī)1、18與磁塊3、16之間各固定安裝一個(gè)串聯(lián)線圈2、17組成測速裝置。
另外，圖1中6、7、11均為法蘭。
如圖2和圖3所示，氣體由高壓氣瓶經(jīng)減壓閥減壓后，進(jìn)入配氣恒壓缸對進(jìn)配氣恒壓缸中的二種或二種以上的氣體進(jìn)行混合并起恒壓作用。出配氣恒壓缸24的氣體進(jìn)入超壓放空管23，對整個(gè)系統(tǒng)起限壓作用，當(dāng)來自高壓氣瓶氣體壓力超過裝置限定范圍時(shí)，氣體穿過液封自動放空，使系統(tǒng)工作在某壓力區(qū)域范圍內(nèi)，配氣缸出口接一支路提供氣體取樣進(jìn)行分析。然后，氣體經(jīng)氣相流量控制閥后進(jìn)入氣相轉(zhuǎn)子流量計(jì)19，對氣體進(jìn)行計(jì)量后進(jìn)入反應(yīng)器21，并采用U型壓力計(jì)33測定反應(yīng)壓力。經(jīng)配制成某一濃度的溶液裝入液相高位槽中，液體經(jīng)液相流量控制閥調(diào)整流量進(jìn)入液相轉(zhuǎn)子流量計(jì)20，計(jì)量后進(jìn)入反應(yīng)器21。經(jīng)吸收、反應(yīng)后的氣體和液體同時(shí)進(jìn)入氣液平衡管22，以調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)的液面高度。氣體經(jīng)取樣分析或放空，液體取樣分析或進(jìn)入液體回收瓶作為循環(huán)使用。
測速裝置是利用磁力攪拌的旋轉(zhuǎn)磁場中的磁力線切割導(dǎo)體產(chǎn)生電勢的原理，把旋轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)化為電信號，連續(xù)顯示攪拌速度。圖2中25為液相攪拌轉(zhuǎn)速顯示儀，26為氣相攪拌轉(zhuǎn)速顯示儀。該調(diào)速部分采用可控硅調(diào)壓電路，通過調(diào)整串激電動機(jī)工作電壓調(diào)節(jié)攪拌速度。圖2中27和28各為攪拌轉(zhuǎn)速的粗、細(xì)調(diào)，氣相攪拌調(diào)速范圍為300 10，000轉(zhuǎn)／分，液相攪拌調(diào)速范圍為100～3000轉(zhuǎn)／分。圖2中31為氣相攪拌開關(guān)；32為液相攪拌開關(guān)；29為總電源開關(guān)；30為指示燈。
使用本實(shí)用新型測定裝置，可根據(jù)需要選擇物料體系，分別對物理吸收、化學(xué)吸收及化學(xué)反應(yīng)的氣、液相傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行測定。也可通過獨(dú)立地改變氣、液相反應(yīng)的影響因素，對氣、液反應(yīng)的反應(yīng)類型以及氣液反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研究。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、因?yàn)闇y定裝置為連續(xù)性工作的，所以其干擾的因素較多，液面較難控制，當(dāng)液面發(fā)生變化時(shí)，氣、液接觸面積也隨之改變，而氣液相接觸面積是計(jì)算傳質(zhì)系數(shù)的重要參數(shù)。針對這個(gè)問題，本發(fā)明把傳統(tǒng)的氣、液相接觸介面板從固定板改為浮板，浮板隨著反應(yīng)器中的液面浮動，有效地保證氣液接觸面積保持永恒，并且可任意調(diào)節(jié)液面控制器改變氣、液相體積比。
2、本裝置的浮板開有氣液接觸孔，該孔作擴(kuò)孔處理，使用者可根據(jù)物料體系不同和所需的接觸面積的不同，更換浮板。經(jīng)擴(kuò)孔后的氣、液接觸孔的浮板可把其厚度降低至最薄的狀態(tài)。氣液相接觸孔能使邊界層的物料迅速更新，從而提高了傳質(zhì)速率。
3、本裝置在反應(yīng)器的下半部開設(shè)一個(gè)小接觸面的溢流管，即氣液平衡管，能任意調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的液面高度，并可調(diào)節(jié)氣、液相的體積比。
4、現(xiàn)有技術(shù)中采用雙軸直接攪拌，由于攪拌軸較小，很難解決動密封所引起的漏氣漏液現(xiàn)象，使測定過程中的精度難以保證。本發(fā)明采用磁力攪拌，不但有效地克服了漏氣、漏液現(xiàn)象，而且攪拌速度也大大提高。氣相攪拌速度為300～10，000轉(zhuǎn)／分可調(diào)；液相攪拌速度為100～3，000轉(zhuǎn)／分可調(diào)。這樣的氣、液相攪拌效率，能使立式反應(yīng)器完全達(dá)到全返混并接近于無梯度狀態(tài)。
5、能利用磁力攪拌器產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場中的磁力線切割導(dǎo)體產(chǎn)生電勢，電勢與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速成正比并成線性，突破了將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)化為電信號從而達(dá)到連續(xù)監(jiān)視攪拌速度的目的。替代了現(xiàn)有技術(shù)中的紅外閃光測速儀，筒化了整個(gè)裝置。
6、進(jìn)行了整機(jī)設(shè)計(jì)，使雙全返混立式反應(yīng)器與各種容器、計(jì)量儀器、控制儀器和顯示儀表等單元相匹配，構(gòu)成結(jié)構(gòu)緊湊的一個(gè)整體操作機(jī)臺。它體積小，實(shí)驗(yàn)教學(xué)直觀，滿足了連續(xù)測定要求，且測定精確度高。
7、采用可控硅無級調(diào)速并附加穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，使電動機(jī)在工作過程中不受電網(wǎng)中電壓的變化所影響，使攪拌器速度保持穩(wěn)定。
8、本裝置實(shí)用范圍寬、操作方便，可調(diào)參數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)彈性較大。它可根據(jù)需要選擇不同的物料體系，可分別對物理吸收、化學(xué)吸收和化學(xué)反應(yīng)的氣液相傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行連續(xù)測定。
權(quán)利要求1.一種主要由氣相轉(zhuǎn)子流量計(jì)(19)、液相轉(zhuǎn)子流量計(jì)(20)、反應(yīng)器(21)和U型反應(yīng)壓差計(jì)(33)裝配而成的氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置，其特征在于圓柱形雙全返混反應(yīng)器帶有磁力攪拌裝置和磁力測速裝置；該反應(yīng)器筒體(10)內(nèi)設(shè)有一浮板(9)，浮板(9)上開有按所需氣液相接觸面積而定的氣液相接觸孔(8)，該孔均作擴(kuò)孔處理；與反應(yīng)器相連的氣相轉(zhuǎn)子流量計(jì)(19)前裝有對整個(gè)系統(tǒng)起限壓作用的超壓放空管(23)；裝置中還裝有能調(diào)整反應(yīng)器液面高度、并與反應(yīng)器相通的氣液平衡管(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置，其特征在于該磁力攪拌裝置設(shè)置在圓柱形雙全返混反應(yīng)器上、下端面兩側(cè)，即圓柱形雙全返混反應(yīng)器下端面中心的兩側(cè)分別裝有一對磁塊(15)、(16)，磁塊(15)與液相攪拌槳(14)相連，磁塊(16)與電動機(jī)(18)相連，在圓柱形雙全返混反應(yīng)器上端面外側(cè)的中心裝有一對與電動機(jī)(1)相連的磁塊(3)、(4)，磁塊(4)被密封端蓋(5)罩住，并與反應(yīng)器內(nèi)的氣相攪拌槳(13)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置，其特征在于磁力測速裝置設(shè)置在圓柱形雙全返混反應(yīng)器的電動機(jī)(1)、(18)與磁塊(3)、(16)之間，即在電動機(jī)軸上固定安裝串聯(lián)線圈(2)、(17)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種氣液相傳質(zhì)系數(shù)測定裝置。它的圓柱形立式雙全返混反應(yīng)器是由帶浮板的筒體、磁力攪拌裝置和磁力測速裝置所組成。浮板上開有按所需氣液相接觸面積而定的氣液相接觸孔，該孔均作擴(kuò)孔處理，發(fā)明人進(jìn)行了整機(jī)設(shè)計(jì)，使本裝置各單元相匹配，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、實(shí)驗(yàn)教學(xué)直觀，又滿足了連續(xù)測定要求，且測定精確度高，實(shí)用范圍寬，操作方便，可調(diào)參數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)彈性較大，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性強(qiáng)。
文檔編號G01N11/10GK2098684SQ9120850
公開日1992年3月11日 申請日期1991年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月16日
發(fā)明者莊禮秋 申請人:華南理工大學(xué)