CN104525089A - 仿生型液体分布器及其实验装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种仿生型液体分布器及其实验装置与方法。解决了现有填料布液装置的布液效率低，均匀性差的问题。本发明通过对生物的生理孔进行仿生改进，使布液孔具有减阻脱附的特性，有利于液体的流出，从而提高了布液效率，优化了布液的均匀效果，更加适合填料布液操作。本发明包括储液箱，储液箱连接管路，管路上顺次串接泵、二位三通阀、流量计和阀门，管路的末端连接布液盒体，布液盒体的底部开通若干布液孔，布液孔的入口直径大于出口直径，布液孔的下方设置量筒和集液箱，集液箱与储液箱相连通。另外用上述实验装置与对应的实验方法进行具体数据的得出与分析，验证了仿生型的优越特点，并为多项研究提供了参考与拓展。

Description

仿生型液体分布器及其实验装置与方法
技术领域
本发明属于填料布液技术领域，涉及一种具有仿生结构的布液孔装置，特别是一种仿生型液体分布器及其实验装置与方法。
背景技术
液体分布器广泛应用在填料工艺中，它可以提高填料的效率，均匀的把液体分布在填料层顶部。液体初始分布的质量不仅影响着填料的传质效率，而且还会对填料的操作弹性产生影响。
液体分布器广泛应用在食品、医药、除湿、化工等领域，功能是将液体均匀的分布在填料上，形成均匀液膜。孔是液体分布器进行分布液体的主要因素。孔口的堵塞会恶化液体分布，甚至破坏正常工作。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过仿生学改进布液孔的结构，以优化布液效率与效果的仿生型液体分布器及其实验装置与方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：仿生型液体分布器，包括布液盒体，所述布液盒体的侧部设置进液管，所述布液盒体的底部开通若干布液孔，若干布液孔呈均匀的矩阵排布，所述布液孔的入口直径大于出口直径，所述布液孔的入口直径为2.5mm至4mm，出口直径为1mm至2.5mm。
本仿生型液体分布器为矩形壳体，进液管可以设置成多个，这些进液管可以设置在布液盒体的同一侧面上，也可设置在不同侧面上。该布液孔的形状是对蚯蚓背部的生理孔进行仿生，并进一步在该结构上进行改进，使布液孔具有减阻脱附的特性，有利于液体的流出，从而提高了布液效率，更加适合填料布液操作。
在上述的仿生型液体分布器中，所述布液孔为倒置的圆锥孔，所述圆锥孔的锥度是60°至70°。该圆锥孔为最接近蚯蚓背孔的结构形态，倒置状态使其位于上端的进口大于位于下端的出口，并配合适当的锥度范围，其中最佳锥度是63.4°，达到最优的减阻脱附特性，即圆锥孔达到最高的布液效率与效果，是最佳方案。
在上述的仿生型液体分布器中，所述布液孔为倒角孔，所述倒角孔具有上部的倒角部和下部的直孔部，所述倒角部的顶口直径大于底口直径。
在上述的仿生型液体分布器中，所述布液孔为阶梯孔，所述阶梯孔至少具有一级阶梯。
仿生型液体分布器的实验装置，包括储液箱，所述储液箱连接管路，所述管路上顺次串接粗过滤器、泵、二位三通阀、流量计和阀门，所述二位三通阀与流量计之间设置溢流支路，所述溢流支路上串接溢流阀，所述管路的末端连接上述布液盒体，所述布液盒体的底部开通若干布液孔，所述布液孔的入口直径大于出口直径，所述布液孔的下方设置量筒和集液箱，所述集液箱与储液箱相连通。
在上述的仿生型液体分布器的实验装置中，所述布液盒体的下方设置若干量筒，若干量筒一一对正不同位置的布液孔。
仿生型液体分布器实验装置的实验方法，包括以下步骤：
1)开启泵，将二位三通阀置于左位；
2)调节阀门的开启度大小；
3)记录流量计所显示的流量读数；
4)用手持式流量计测量布液器入口的流量；
5)液体分布器上安装有液位传感器，测量液位高度；
6)确定多个布液孔流量测点；
7)用手持式流量计测量测点处多个布液孔出口的流量；
8)用多个量筒收集测点处的多个布液孔出口流出的液体，经过单位时间，读取并记录各个量筒内的数值，计算出液孔的液体流量；
9)重复步骤2)，改变流量大小，再进行实验，记录相关数据。
本仿生型液体分布器实验装置的实验方法，通过测量不同位置的布液孔的流量，利用公式计算得到液体分布器的均匀度大小。同时还可以用来测量同一位置不同结构的布液孔的流量，以此对比仿生型液体分布器和普通型液体分布器的布液效率。利用本装置还可以测试布液器液位高度对布液效率的影响。
在上述的仿生型液体分布器实验装置的实验方法中，收集并测验多个布液孔的出液量，其中多个布液孔测点的位置是随机选择的。
在上述的仿生型液体分布器实验装置的实验方法中，所测验布液孔的数量至少为三个。测验布液孔的数量越多，越有利于对各类布液孔的出液效率及均匀度进行数据分析。
与现有技术相比，本仿生型液体分布器通过对生物的生理孔进行仿生改进，使布液孔具有减阻脱附的特性，有利于液体的流出，从而提高了布液效率，优化了布液的均匀效果，更加适合填料布液操作。另外通过对应的实验装置与方法进行具体数据的得出与分析，进一步验证仿生型的优越特点，并为多项研究提供了参考与拓展。
附图说明
图1是本仿生型液体分布器的立体结构示意图。
图2是本仿生型液体分布器中布液孔的方案一示意图。
图3是本仿生型液体分布器中布液孔的方案二示意图。
图4是本仿生型液体分布器中布液孔的方案三示意图。
图5是本仿生型液体分布器实验装置的结构示意图。
图中，1、粗过滤器；2、储液箱；3、泵；4、二位三通阀；5、溢流阀；6、流量计；7、阀门；8A、进口流量测点；8B、8C、8D、布液孔流量测点；8E、液位高度测点；9、布液盒体；9a、布液孔；9a1、圆锥孔；9a2、倒角孔；9a3、阶梯孔；9b、进液管；10、量筒；11、集液箱；12、电机。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本仿生型液体分布器包括布液盒体9，该布液盒体9为矩形壳体。布液盒体9的侧部设置进液管9b，进液管9b可以设置成多个，这些进液管9b可以设置在布液盒体9的同一侧面上，也可设置在不同侧面上。布液盒体9的底部开通若干布液孔9a，若干布液孔9a呈均匀的矩阵排布，布液孔9a的入口直径大于出口直径。布液孔的入口直径范围是2.5mm至4mm，出口直径范围是1mm至2.5mm。该布液孔9a的形状是对蚯蚓背部的生理孔进行仿生，并进一步在该结构上进行改进，使布液孔9a具有减阻脱附的特性，有利于液体的流出。
布液孔9a的结构设计为多种方案：
如图2所示，方案一，布液孔9a为倒置的圆锥孔9a1，圆锥孔9a1的锥度是60°至70°。该圆锥孔9a1为最近接蚯蚓背孔的结构形态，倒置状态使其位于上端的进口大于位于下端的出口，并配合适当的锥度范围，其中最佳锥度是63.4°，达到最优的减阻脱附特性，即圆锥孔9a1达到最高的布液效率与效果，是最佳方案。
如图3所示，方案二，布液孔9a为倒角孔9a2，倒角孔9a2具有上部的倒角部和下部的直孔部，倒角部的顶口直径大于底口直径。
如图4所示，方案三，布液孔9a为阶梯孔9a3，阶梯孔9a3至少具有一级阶梯。
如图5所示，仿生型液体分布器的实验装置包括储液箱2，储液箱2连接管路，管路上顺次串接粗过滤器1、泵3、二位三通阀4、流量计6和阀门7，二位三通阀4与流量计6之间设置溢流支路，该溢流支路上串接溢流阀5。管路的末端连接布液盒体9，布液盒体9的底部开通若干布液孔9a，布液孔9a的入口直径大于出口直径，布液孔9a的下方设置量筒10和集液箱11，集液箱11与储液箱2相连通。
布液盒体9的下方设置若干量筒10，若干量筒10一一对正不同位置的布液孔9a。
泵3通过电机12驱动，以提供使液体由储液箱2向布液盒体9输送的动力。
仿生型液体分布器实验装置的实验方法，包括以下步骤：
1)开启泵3，将二位三通阀4置于左位；
2)调节阀门7的开启度大小；
3)记录流量计6所显示的流量读数；
4)用手持式流量计测量布液器入口的进口流量测点8A的流量；
5)液体分布器上安装有液位传感器，测量液位高度测点8E处液位高度；
6)选取8B、8C、8D为布液孔流量测点，
其中3个布液孔的位置是随机选择的，并且测验布液孔9a的数量至少为三个，测验布液孔的数量越多，越有利于对各类布液孔的出液效率及效果进行数据分析。
7)用手持式流量计测量布液孔出口的布液孔流量测点8B、8C、8D的流量；
8)用3个量筒10收集3个布液孔出口，即布液孔流量测点8B、8C、8D流出的液体，经过单位时间，读取并记录各个量筒10内的量值，计算出液孔的液体流量；
9)重复步骤2)，改变流量大小，再进行实验，记录相关数据。
本仿生型液体分布器实验装置的实验方法，通过测量不同位置的布液孔的流量，利用公式计算得到液体分布器的均匀度大小。同时还可以用来测量同一位置不同结构的布液孔的流量，以此对比仿生型液体分布器和普通型液体分布器的布液效率。利用本装置还可以测试布液器液位高度对布液效率的影响。
本仿生型液体分布器通过对生物的生理孔进行仿生改进，使布液孔9a具有减阻脱附的特性，有利于液体的流出，从而提高了布液效率，优化了布液的均匀效果，更加适合填料布液操作。另外通过对应的实验装置与方法进行具体数据的得出与分析，进一步验证仿生型的优越特点，并为多项研究提供了参考与拓展。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了粗过滤器1、储液箱2、泵3、二位三通阀4、溢流阀5、流量计6、阀门7、进口流量测点8A、布液孔流量测点8B、8C、8D、液位高度测点8E、布液盒体9；布液孔9a、圆锥孔9a1、倒角孔9a2、阶梯孔9a3、进液管9b、量筒10、集液箱11、电机12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.仿生型液体分布器，包括布液盒体，所述布液盒体的侧部设置进液管，其特征在于，所述布液盒体的底部开通若干布液孔，若干布液孔呈均匀的矩阵排布，所述布液孔的入口直径大于出口直径，所述布液孔的入口直径为2.5mm至4mm，出口直径为1mm至2.5mm。
2.根据权利要求1所述的仿生型液体分布器，其特征在于，所述布液孔为倒置的圆锥孔，所述圆锥孔的锥度是60°至70°。
3.根据权利要求1所述的仿生型液体分布器，其特征在于，所述布液孔为倒角孔，所述倒角孔具有上部的倒角部和下部的直孔部，所述倒角部的顶口直径大于底口直径。
4.根据权利要求1所述的仿生型液体分布器，其特征在于，所述布液孔为阶梯孔，所述阶梯孔至少具有一级阶梯。
5.采用权利要求1所述仿生型液体分布器的实验装置，其特征在于，包括储液箱，所述储液箱连接管路，所述管路上顺次串接粗过滤器、泵、二位三通阀、流量计和阀门，所述二位三通阀与流量计之间设置溢流支路，所述溢流支路上串接溢流阀，所述管路的末端连接上述布液盒体，所述布液盒体的底部开通若干布液孔，所述布液孔的入口直径大于出口直径，所述布液孔的下方设置量筒和集液箱，所述集液箱与储液箱相连通。
6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述布液盒体的下方设置若干量筒，若干量筒一一对正不同位置的布液孔。
7.根据权利要求5所述实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)开启泵，将二位三通阀置于左位；
2)调节阀门的开启度大小；
3)记录流量计所显示的流量读数；
4)用手持式流量计测量布液器入口的流量；
5)液体分布器上安装有液位传感器，测量液位高度；
6)确定多个布液孔流量测点；
7)用手持式流量计测量测点处多个布液孔出口的流量；
8)用多个量筒收集测点处的多个布液孔出口流出的液体，经过单位时间，读取并记录各个量筒内的数值，计算出液孔的液体流量；
9)重复步骤2)，改变流量大小，再进行实验，记录相关数据。
8.根据权利要求7所述的实验方法，其特征在于，收集并测验多个布液孔的出液量，其中多个布液孔测点的位置是随机选择的。
9.根据权利要求7所述的实验方法，其特征在于，所测验布液孔的数量至少为三个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106076732A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 山东科技大学 一种仿生液体分布器及其制造方法
CN112090388A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 浙江大学 一种连续流反应器及其在化学反应和合成中的应用

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