本發(fā)明屬于冷凝器實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是我國基本國策，也是“十三五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要目標(biāo)。在榆林神府蘭炭生產(chǎn)中，文丘里塔是從荒煤氣中冷凝回收煤焦油的主要設(shè)備，其節(jié)能尤為重要?，F(xiàn)有文丘里塔中蒸汽冷凝率僅為60-80％，需要增加旋流板塔增加蒸汽冷凝率，造成設(shè)備成本增加。
馬拉高尼效應(yīng)(marangonieffect)，是指當(dāng)一種液體的液膜受外界擾動(如溫度、濃度)而使液膜局部變薄時(shí)，它會在表面張力梯度的作用下形成馬拉高尼流，使液體沿最佳路線流回薄液面，進(jìn)行“修復(fù)”。盡管，現(xiàn)有研究多采用水和酒精的二元非共沸混合蒸汽使液膜表面產(chǎn)生馬拉高尼凝結(jié)。然而，在文丘里管中，如果調(diào)節(jié)文丘里管結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得較大的壓降梯度將引起液膜表面凝結(jié)溫度改變，液膜表面的張力梯度也隨之改變，從而誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)，實(shí)現(xiàn)冷凝換熱強(qiáng)化和文丘里塔的節(jié)能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用方便，能夠解決現(xiàn)有文丘里塔冷凝效率較低的問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明公開的一種采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括文丘里管、蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置及測量儀表，蒸汽發(fā)生裝置和冷凝裝置均與文丘里管相連；蒸汽發(fā)生裝置用于為文丘里管傳輸蒸汽，冷凝裝置用于為文丘里管提供冷卻水，測量儀表設(shè)置在文丘里管外部，用于記錄文丘里管的壓力和流量。
優(yōu)選地，所述蒸汽發(fā)生裝置包括蒸發(fā)器和增壓泵，增壓泵和蒸發(fā)器通過進(jìn)水管相連，蒸發(fā)器和文丘里管通過蒸汽管相連，在蒸發(fā)器內(nèi)還設(shè)有加熱棒。
在進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水閥，在蒸汽管上設(shè)有蒸汽閥。
在蒸汽閥和文丘里管之間的蒸汽管管路上設(shè)有第一流量計(jì)。
優(yōu)選地，所述冷凝裝置由循環(huán)泵、冷凝水進(jìn)水管及噴頭組成，冷凝水進(jìn)水管一端與循環(huán)泵相連，另一端伸入文丘里管內(nèi)；噴頭安裝在伸入文丘里管內(nèi)的冷凝水進(jìn)水管上；在冷冷凝水進(jìn)水管上還設(shè)有冷凝水進(jìn)水閥。
在冷凝水進(jìn)水閥和循環(huán)泵之間還設(shè)有第二流量計(jì)。
優(yōu)選地，測量儀表包括設(shè)置在文丘里管一側(cè)的若干個(gè)壓力表和設(shè)置在文丘里管另一側(cè)的第三流量計(jì)，若干個(gè)壓力表沿文丘里管高度方向上依次設(shè)置，第三流量計(jì)設(shè)置在與文丘里管相連的出水管上。
進(jìn)一步優(yōu)選地，在文丘里管一側(cè)由上至下依次安裝有第一壓力表、第二壓力表、第三壓力表、第四壓力表及第五壓力表。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明公開的采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括文丘里管、蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置及測量儀表。蒸汽發(fā)生裝置能夠?yàn)槲那鹄锕芴峁嵴羝?，冷凝裝置能夠產(chǎn)生下流的冷卻水，熱蒸汽與產(chǎn)生的下流水柱相接觸冷凝。由于文丘里管中會產(chǎn)生真空抽吸，存在壓降梯度，從改變蒸汽冷凝溫度，使液滴產(chǎn)生波動，表面張力梯度和界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)，冷凝被強(qiáng)化。該裝置結(jié)構(gòu)巧妙，簡單緊湊，所需動力少，節(jié)能環(huán)保，成本低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：1增壓泵，2進(jìn)水管，3進(jìn)水閥，4蒸發(fā)器，5加熱棒，6蒸汽管，7蒸汽閥，8第一流量計(jì)，9冷凝水進(jìn)水閥，10第二流量計(jì)，11循環(huán)泵，12第三流量計(jì)，13出水管，14第五壓力表，15第四壓力表，16第三壓力表，17第二壓力表，18第一壓力表，19文丘里管，20冷凝水進(jìn)水管，21噴頭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
實(shí)施例1
參見圖1，本發(fā)明公開的采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括文丘里管19、蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置及測量儀表，蒸汽發(fā)生裝置和冷凝裝置均與文丘里管19相連；蒸汽發(fā)生裝置用于為文丘里管19傳輸蒸汽，冷凝裝置用于為文丘里管19提供冷卻水，測量儀表設(shè)置在文丘里管19外部，用于記錄文丘里管19的壓力和流量。
所述蒸汽發(fā)生裝置包括蒸發(fā)器4和增壓泵1，增壓泵1和蒸發(fā)器4通過進(jìn)水管2相連，蒸發(fā)器4和文丘里管19通過蒸汽管6相連，在蒸發(fā)器4內(nèi)還設(shè)有加熱棒5。在進(jìn)水管2上設(shè)有進(jìn)水閥3，在蒸汽管6上設(shè)有蒸汽閥7。在蒸汽閥7和文丘里管19之間的蒸汽管管路上設(shè)有第一流量計(jì)8。
所述冷凝裝置由循環(huán)泵11、冷凝水進(jìn)水管20及噴頭21組成，冷凝水進(jìn)水管20一端與循環(huán)泵11相連，另一端伸入文丘里管19內(nèi)；噴頭21安裝在伸入文丘里管10內(nèi)的冷凝水進(jìn)水管20上；在冷冷凝水進(jìn)水管20上還設(shè)有冷凝水進(jìn)水閥9。在冷凝水進(jìn)水閥9和循環(huán)泵11之間還設(shè)有第二流量計(jì)10。
測量儀表包括設(shè)置在文丘里管19一側(cè)的若干個(gè)壓力表和設(shè)置在文丘里管19另一側(cè)的第三流量計(jì)12，若干個(gè)壓力表沿文丘里管19高度方向上依次設(shè)置，第三流量計(jì)12設(shè)置在與文丘里管19相連的出水管13上。在文丘里管19一側(cè)沿著收縮段和喉段由上至下依次安裝有第一壓力表18、第二壓力表17、第三壓力表16、第四壓力表15及第五壓力表14。
實(shí)施例2
增壓泵1連接著進(jìn)水管2的一端，進(jìn)水管2的另一端連接在蒸發(fā)器4上，在進(jìn)水管2上安裝有進(jìn)水閥3。在蒸發(fā)器4的內(nèi)部安裝有加熱棒5。在蒸發(fā)器4的上部安裝有蒸汽管6的一端，蒸汽管6的另一端安裝在文丘里管19上部。在蒸汽管6上分別安裝有蒸汽閥7和第一流量計(jì)8。在文丘里管19的左側(cè)由上至下依次安裝有第一壓力表18、第二壓力表17、第三壓力表16、第四壓力表15及第五壓力表14。在文丘里管19的右側(cè)安裝有冷凝水進(jìn)水管20和出水管13。冷凝水進(jìn)水管20伸在環(huán)境中的一端上分別安裝有循環(huán)泵11，第二流量計(jì)10和冷凝水進(jìn)水閥9。冷凝水進(jìn)水管20伸在文丘里管19內(nèi)部的另一端上安裝有噴頭21。在出水管13上安裝有第三流量計(jì)12。
本發(fā)明的采用界面波動誘發(fā)馬拉高尼凝結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置，在使用時(shí)：
打開進(jìn)水閥3，使用增壓泵1為蒸發(fā)器4加水到2/3液位高度。關(guān)閉進(jìn)水閥3，打開加熱棒5為蒸發(fā)器4中的水通電加熱。蒸汽沿著蒸汽管6流入到文丘里管19中。同時(shí)，打開循環(huán)泵11，在冷凝水進(jìn)水管20中通入冷卻水，它們通過噴頭21流入到文丘里管19中。當(dāng)下流水柱與蒸汽相接觸時(shí)，水柱表面溫度低于蒸汽飽和溫度，蒸汽在水柱表面凝結(jié)。由于文丘里管19中在收縮段和喉段會出現(xiàn)壓降梯度，從而發(fā)生蒸汽在變壓場中與下流水柱的接觸冷凝。在壓降梯度導(dǎo)致蒸汽凝結(jié)溫度改變，液滴表面張力隨之改變，由此發(fā)生界面波動，誘發(fā)marangoni凝結(jié)?？纱龠M(jìn)蒸汽凝結(jié)，根據(jù)三個(gè)流量計(jì)的流量值，可獲得marangoni凝結(jié)效果。改變蒸汽流量，冷卻水流量，噴頭幾何尺寸和文丘里管結(jié)構(gòu)參數(shù)可研究影響marangoni凝結(jié)的各種影響因素。