[实用新型]一种气体‑溶液两相流鼓泡吸收过程特性测试装置

摘要

本实用新型属于吸收式制冷和化工过程领域，涉及一种气体‑溶液两相流鼓泡吸收过程特性测试装置，包括反应管、振动台、待测样品准备与处理系统，数据采集与控制系统四部分组成，用于测试气体‑溶液两相流在管道或反应器中发生吸收反应时的状态演化特征和热量传递规律。振动台平置于地面，位于反应管系统的正下方；反应管系统与待测样品准备与处理系统之间通过五条管路相连，分别为顶端水路L1、底端水路L2、底端溶液管路L3、顶端溶液管路L4和气体引入管路L5；数据采集与控制系统用于实时采集数据，并发出调控指令。本实用新型可以测试两相流吸收状态演化特征、两相流吸收过程热量传递特性，可用于热能工程、制冷及低温工程、工程热物理、化学工程等学科的基础试验研究。

主权项

一种气‑液两相流鼓泡吸收过程特性测试装置，其特征在于，所述的气‑液两相流鼓泡吸收过程特性测试装置包括待测样品准备与处理系统(1)、振动台(2)、反应管系统(3)以及数据采集与控制系统，用于测试气体‑溶液两相流在管道或反应器中发生吸收反应时的状态演化特征和热量传递规律；所述的振动台(2)平置于地面，位于反应管系统(3)的正下方；反应管系统(3)与待测样品准备与处理系统(1)之间通过五条管路相连，分别为顶端水路L1、底端水路L2、底端溶液管路L3、顶端溶液管路L4和气体引入管路L5；数据采集与控制系统用于实时采集数据，并发出调控指令；所述的反应管系统(3)包括圆柱形套管式反应管、上端盖密封法兰、下端盖密封法兰以及定位紧固件；圆柱形套管式反应管通过底部定位紧固件竖直固定在振动台(2)的上表面，包括两种几何尺寸相同的结构：一种为玻璃制套管式，用于测试气体‑溶液两相流鼓泡吸收过程中的气泡生成、脱离、聚合或破裂、湮灭全过程动态演化规律；另一种为铜制套管式，用于研究多种初始和边界条件下体系的热量传递规律；所述待测样品准备与处理系统(1)包括冷却水子系统、溶液子系统以及气体子系统三部分，平置于地面；所述的冷却水子系统的出口与反应管系统(3)之间通过顶端水路L1连接，入口与反应管系统(3)之间通过底端水路L2连接，冷却水子系统用于保证经顶端水路L1进入反应管的冷却水能够满足试验要求；满足试验需求的冷却水经顶端水路L1，通过变频水泵(14)泵入反应管的内、外管套间的流道中，吸收热量后，从反应管系统(3)底部流出，经底端水路L2流回恒温冷水箱(17)，如此循环流动；所述的冷却水子系统包括恒温冷水箱(17)，电加热器(9)、变频水泵(14)以及一套制冷机组；恒温冷水箱(17)内的水温可调温度范围为‑20℃至50℃，通过电加热器(9)实现升温，通过制冷机组实现降温；所述的溶液子系统包括溶液循环系统和溶液再生系统两部分；所述的溶液循环系统的出口与反应管系统(3)之间通过底端溶液管路L3连接，其入口与反应管系统(3)之间通过顶端溶液管路L4连接，溶液循环系统用于实现待测稀溶液与反应后的浓溶液的存储与循环，并保证待测稀溶液能够以试验要求的温度、压力、浓度、流速或流量经底端溶液管路L3进入反应管系统(3)；所述的溶液循环系统包括稀溶液储罐(10)、变频溶液泵(11)、恒温热水箱(12)，电动调节阀(21)、浓溶液储罐(22)；稀溶液储罐(10)和浓溶液储罐(22)分别用于存储试验之前所配置的稀溶液和试验之后反应的浓溶液，稀溶液储罐(10)出口与变频溶液泵(11)连接，变频溶液泵(11)出口与恒温热水箱(12)中的加热盘管相连，加热盘管出口与底端溶液管路L3相连，底端溶液管路L3另一端与反应管系统(3)相连；预先配置好浓度的待测溶液从稀溶液储罐(10)中流出，被变频溶液泵(11)以试验需求的流速泵入恒温热水箱(12)中调节至试验所需温度，而后经底端溶液管路L3进入反应管系统(3)；在反应管系统(3)反应后，待测溶液变浓，从反应管顶部流出，进入顶端溶液管路L4；所述的顶端溶液管路L4出口端连接电动调节阀(21)，电动调节阀(21)能够动态调节反应管内的吸收压力，电动调节阀(21)出口连接三条支路：第一个支路与直接取样口(26)连接，中间管道上装有开/关阀；第二个支路与浓溶液储罐(22)的顶部溶液入口连通，中间管道上装有开/关阀，控制溶液的进入；第三个支路依次连接开/关阀、一段毛细管(28)，流经毛细管(28)被节流的溶液一部分进入间接取样口(27)，剩余部分溶液进入浓溶液储罐(22)内；所述的浓溶液储罐(22)底部出口分成两条支路：第一个支路与稀溶液储罐(10)入口连接，实现溶液循环；第二个支路与溶液再生系统中的发生器(23)入口连接，发生器(23)与外界还通过顶部的气体逸出口和底部的液体排出口连通，气体逸出口与风冷器(24)入口连接，风冷器(24)出口与膨胀阀(29)入口连接，膨胀阀(29)出口与回收工质储罐(25)连接，回收工质储罐(25)平置于地面，液体排出口通过开/关阀与溶液泵连接，溶液泵与稀溶液储罐(10)连接；进入发生器(23)中的浓溶液在电加热器加热作用下，溶解在溶液中的实验气体开始逐渐从溶液中逸出，并从发生器(23)顶部出口离开，进入风冷器(24)中冷却液化，再通过膨胀阀(29)，转化为低温低压的液态实验工质，最后被存入回收工质储罐(25)中；发生器(23)中的剩余溶液由发生器(23)底部流回至稀溶液储罐(10)，完成溶液的循环与再生；所述的气体子系统用于保证待测实验气体以试验要求的温度、压力、流速或流量经气体引入管路L5进入反应管系统(3)；气体子系统与反应管系统(3)连接；纯工质储罐18内存储着液化的试验气体，其标准沸点温度低于室温，纯工质储罐18阀门打开时，试验气体迅速气化得到实验气体，进入管道，流过微量调节阀(19)、单向止回阀20，经气体引入管路L5进入反应管系统(3)。