[发明专利]竖管降膜蒸发与吸收传质实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学、科研使用的传热传质实验装置，尤其是涉及竖管降膜蒸发和吸收的实验装置。

背景技术

降膜蒸发是化学工程与工艺、冶金工程、热能工程、应用化学、环境工程、食品工程等专业大学生课程中重要的教学内容之一，也是化工、食品生产中常见的单元操作之一，它具有具有小流量、小温差、高换热系数和高热流密度等特性，因而在能源、化工、制冷、中低温发电以及海水淡化等方面获得广泛应用。但是目前的实验装置研究具有如下不足之处：只是研究单一的蒸发或者吸收实验装置，不能将蒸发和吸收结合起来同时进行研究；只对单工质、水平管降膜进行了实验研究，而对各种制冷剂和混合工质的竖管降膜传热传质实验研究几乎处于空白阶段；不能对研究工质溶液和蒸汽在循环系统中的温度、压强变化情况进行追踪监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种竖管降膜蒸发与吸收传热传质实验装置，其结构紧凑、操作方便、形象直观、安全性能可靠，可以进行多种制冷单工质、混合物工质的热物性研究和传热传质实验研究，在循环系统里分别设置有温度、压力和流量测量系统，以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测。

本发明的技术解决方案是：一种竖管降膜蒸发与吸收传热传质实验装置，包括竖管发生器、竖管吸收器、储液罐、换热器、溶液泵、加热水箱、热水泵、冷却塔、冷却水泵组成，溶液泵入口通过管道连通所述储液罐底部，出口通过管道连通换热器的第一入口，换热器的第一出口通过管道连通竖管发生器的工质入口，竖管发生器的工质气相出口经过减压阀后通过管道分别连通储液罐和竖管吸收器的工质气相入口，竖管发生器的工质液相出口通过管道连通换热器的第二入口，换热器的第二出口经过减压阀后通过管道连通竖管吸收器的工质液相入口，热水泵的入口通过管道连通加热水箱底部，出口通过管道连通竖管发生器的热水入口，竖管发生器的热水出口通过管道连通加热水箱，竖管吸收器的工质出口连通储液罐；冷却水泵的入口通过管道连通冷却塔，出口通过管道连通竖管吸收器的冷水入口，竖管吸收器的冷水出口通过管道连通冷却塔，在竖管发生器、竖管吸收器、热水和冷水进出口以及减压阀后分别设有温度传感器，在竖管发生器、竖管吸收器和溶液泵出口处分别设有压力传感器，在溶液泵出口、热水泵出口、冷却水泵出口以及竖管发生器的工质气相出口处分别设有流量传感器。

在发生-吸收循环系统内充有研究工质溶液，工质溶液经溶液泵和换热器后送入竖管发生器的工质入口，在降膜蒸发管外(或内)形成均匀的液膜，经管内(或外)的热水加热蒸发后在套管内(外)形成蒸汽，蒸汽由管道送入竖管吸收器的气相入口和储液罐中，而蒸发后的工质溶液经换热器后被送入竖管吸收器的液相入口，在降膜吸收管内(或外)形成均匀液膜吸收来自竖管发生器的蒸汽，吸收放出的热量由冷却水系统带走。热水系统是由加热水箱、热水泵组成的一个封闭循环系统，热水在降膜管内(或外)循环，和管外(或内)降膜溶液形成逆向流。冷却水系统是由冷却水泵、冷却塔组成的一个封闭循环系统，冷却水在降膜管外(或内)循环，和管内(或外)降膜溶液形成逆向流。工质溶液在竖管发生器和竖管吸收器之间形成一个封闭的循环，使用该装置不仅可以研究工质的降膜蒸发热力性质，还可以相应的研究工质溶液的吸收热力性质，适合在各种制冷剂高压下的热物性研究。在循环系统里分别设置有温度、压力和流量测量系统，以实现对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测。

所述竖管发生器为管外降膜蒸发器或管内降膜蒸发器，所述竖管吸收器为管外降膜吸收器或管内降膜吸收器，可以根据不同研究工质选用适合的降膜蒸发和吸收方式。

在所述竖管发生器上设有视镜，便于观察发生器内的液膜流态。

与工质接触的管道和设备使用0Cr18Ni9不锈钢制成，可以提高防腐能力，使用各种碱性物质。

所述温度传感器通过多通道测试记录仪和计算机系统连接，所述压力传感器和流量传感器通过多通道无纸记录仪和计算机系统连接，所述温度传感器通过多通道测试记录仪和计算机系统连接，所述压力传感器和流量传感器通过多通道无纸记录仪和计算机系统连接，两台记录仪可以观测记录各路传感器的测试值，并将数据保存在内存中，与通用的计算机连接防止人工记录带来的误差，提高工作效率，该系统可以对研究工质在循环系统中温度、压力和流量的变化情况进行追踪监测、操作简单。

在所述竖管发生器、竖管吸收器和溶液泵出口处分别设有压差变送器，便于现场直接观察工质溶液在循环系统中的压强变化。