[发明专利]一种旋转填料床中液滴粒径及粒径分布的测试装置和方法

说明书

本发明公开了一种旋转填料床中液滴粒径及粒径分布的测试装置和方法。在旋转填料床的进料口连接有两个液体进料管，分别与互不相溶的两个液体储罐连接；在旋转填料床的侧面轴向开设取样口与制冷剂容器连通，制冷剂容器内设有能垂直活动的平板，平板四周分别设有四根竖杆，以便升降平板；制冷剂容器的侧壁底部与液氮储罐连接。启动旋转填料床，两种互不相溶的液体进入旋转填料床装置中，被甩离填料的液滴通过取样口后直接浸入制冷剂液氮中，实现液滴的迅速冷冻；取冷冻后的液滴置于光学显微镜下观察、测量并分析液滴的粒径及粒径分布。本发明解决了旋转填料床中互不相溶的液体间接触过程液滴团聚现象，以及超重力场中在线检测的设备搭建困难等问题。

技术领域

本发明涉及一种旋转填料床中液滴粒径及粒径分布的测试装置和方法，属于旋转填料床中液体接触微观活动研究领域。

背景技术

液体在旋转填料床中的流动形态十分复杂，国内外学者采用摄像机或者高速频闪照相技术，直接观察液体在填料中的流动过程及流动状态。研究发现在低转速下（300r/min-600r/min），填料层中的液体主要以孔流的形式存在；高转速下（600r/min-900r/min），填料层中的液体主要以液滴的形式存在。上述的研究多局限于研究单相或均相液体的流动形态，关于互不相溶非均相液体接触混合的液体形态及液滴粒径分布的测试未见报道。

近年来，关于液-液非均相接触及混合的测试方面，比如，研究管道中油水两相的流动形态及液滴粒径测试，相关学者提出了一些在线检测粒径法，包括高速摄像法、粒子图像测速法、聚焦光束反射测量技术、粒子视频显微镜等，直接采集液滴的照片，利用图像处理软件测定照片中液滴的粒径。由于多数在线检测方法中液滴照片的捕获设备均浸入溶液中，无法识别并分析重叠部分液滴的粒径，粒径不能代表油水两相整体的混合效果及形态分布；另外，高速摄像机无法捕获微米级粒径的液滴，技术受限。与常规测试方法相比，在旋转填料床中液-液两相接触过程、液滴的形态及粒径分布的测试有其特殊性。一是在旋转填料床中，液体经旋转的填料切割后会得到微米级甚至纳米级粒径的液滴，高速摄像法无法获取准确的信息；二是在旋转填料床中，由于填料的高速转动以及填料的致密和结构的复杂性等原因，无法在旋转填料床中安装接触式或浸入式检测设备；三是油水两相液体经旋转填料后，液体会被快速甩到设备壳体内壁面上使得液滴之间聚并。因此，这就需要开发出一种在液滴离开旋转填料与壳体内壁面碰撞前，能够将液滴迅速捕集的方法与装置，并配套相应的分析测试粒径及其分布的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种旋转填料床中液滴粒径及粒径分布的测试装置和方法，采用互不相溶的两股液体在旋转填料床内接触过程作为测试基础，设置专门的采样器及液氮速冻取样方法及液滴粒径分布检测方法。

本发明提供了一种旋转填料床中液滴粒径及粒径分布的测试装置，在旋转填料床的进料口连接有两个液体进料管，两个液体进料管分别与互不相溶的两个液体储罐连接；在旋转填料床的侧面轴向开设取样口与制冷剂容器连通，制冷剂容器内设有能上下垂直活动的平板，平板四周分别设有四根竖杆，以便升降平板；制冷剂容器的一侧底部与液氮储罐连接，液氮储罐是是一种保温罐，用于储存液氮；制冷剂容器的另一侧底部与储液槽连接，储液槽主要是用于分离油水两相（储液槽与大气相通，室温下液氮气化，剩余油相及水相溶解后凝并、分层，便于油水两相的重复使用）。

进一步地，平板底部与制冷剂容器底部平行设置。

进一步地，平板为不锈钢板，板上设有通孔，孔的内径为1～2mm且间距为2～3mm。

进一步地，旋转填料床一侧轴向开设取样口的轴向长度为旋转填料床的外壳周长的1/6～1/4，其径向宽度不小于旋转填料床内填料的高度。