CN113567368A - 一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置 - Google Patents

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范玉涛
袁铭扬
贾明伟
蔡姚杰
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Abstract

一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，属于混合效率实验装置技术领域。它包括支架、可调节设置在支架上的上安装板及固定安装在支架上的下安装板；其特征在于：所述上安装板上设有双导轨，所述双导轨上可调节安装有步进电机，所述步进电机的输出轴连接有转轴，所述下安装板上设有横板，横板上安装有反应釜，反应釜的圆柱段设有若干个挡板，所述转轴的下端***反应釜内部，转轴的下端端部安装有若干个可拆卸式桨叶。本发明能够对桨叶***深度、桨叶***角度、桨叶形状、桨叶种类、桨叶转速、有无挡板等影响搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的多种因素进行变量调节，实现对混合效率差异的充分分析。

Description

一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置
技术领域
本发明属于搅拌反应釜混合效率实验技术领域，具体涉及一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置。
背景技术
在搅拌反应釜内进行化学反应物底物的混合效率实验时，桨叶***深度、桨叶的***角度、桨叶的类型（柔性桨、刚性桨等）、桨叶转速等不同因素对化学反应物底物的混合效率都有重要的影响。
目前现有的混合实验装置，一台装置只能对个别因素进行调节实验，针对多种实验因素的实验需要多个实验装置配合进行，所需实验设备较多、操作繁琐，试验成本高及试验周期长。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种集成式搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，能够对影响实验的多种因素进行调节，缩短了试验周期，简化了试验操作、减小了试验投入。
本发明提供如下技术方案：一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，包括支架、可调节设置在支架上的上安装板及固定安装在支架上的下安装板；其特征在于：所述上安装板上设有双导轨，所述双导轨上可调节安装有步进电机，所述步进电机的输出轴连接有转轴，所述下安装板上设有横板，横板上安装有反应釜，反应釜的底部设有若干个挡板，所述转轴的下端***反应釜内部，转轴的下端端部安装有若干个可拆卸式桨叶。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架的一侧设有U型结构的滑板，U型结构的两个竖段之间设有滑杆,所述上安装板上安装有滑块,所述滑块配合穿设在滑杆上。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架上远离滑板的一侧设有丝杠升降机构，所述上安装板上安装有与丝杠升降机构配合连接的连接块。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述转轴与步进电机输出端之间通过联轴器相连接，所述步进电机输出端上设有转速-扭矩传感器。
1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述转轴上位于反应釜上部端口处设有反应物管道固定板，所述反应物管道固定板上安装有若干根管道,所述管道通过蠕动泵连接放置反应物的烧杯。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于若干个所述挡板沿着反应釜的侧壁均匀布置。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于若干个所述可拆卸式桨叶呈圆周排列安装在转轴下端端部，所述可拆卸式桨叶设置在若干个所述挡板之间。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述反应釜的底部设有取样口，取样口内设置有橡胶塞，取样口处配设有针头取样滴管。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架底端面上的四个顶角处均设有可调节支撑。
所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述双导轨包括两条相互平行的弧形导轨，所述弧形导轨由两块结构相同、对称设置的半导轨拼接而成，所述半导轨内开设有燕尾槽。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明装置，能够对桨叶***深度、桨叶***角度、桨叶形状、桨叶种类、桨叶转速、有无挡板等影响搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的多种因素进行变量调节，实现对混合效率差异的充分分析；
2）本发明通过设置的滑板、滑杆、滑块及丝杠升降机构，能够研究可拆卸式桨叶***深度对搅拌反应釜的混合效果的差异；通过设置的双导轨，能够研究研究桨叶的***角度对搅拌反应釜的混合效果的差异；通过设置的可拆卸式桨叶，能够研究不同形状桨叶、柔性桨叶与刚性桨叶对搅拌反应釜的混合效果的差异；通过设置的步进电机，能够研究不同的转速对搅拌反应釜的混合效果的差异。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的后视结构示意图；
图3为本发明的侧视结构示意图；
图4为图3中A处的放大结构示意图；
图5为本发明装置的硬件连接示意图。
图中：1、支架；101、滑板；102、滑杆；103、丝杠升降机构；2、上安装板；201、滑块；202、连接块；3、下安装板；4、双导轨；401、弧形导轨；5、步进电机；6、转轴；7、横板；8、反应釜；9、挡板；10、可拆卸式桨叶；11、联轴器；12、转速-扭矩传感器；13、反应物管道固定板；14、取样口；15、可调节支撑；16、蠕动泵；17、针头取样滴管；18、压差计；19、工业摄像机；20、数据采集卡；21、可见分光光度计。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
请参阅图1-5，一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，包括支架1、上安装板2、下安装板3、双导轨4、步进电机5、转轴6、横板7、反应釜8、挡板9、可拆卸式桨叶10、联轴器11、转速-扭矩传感器12、反应物管道固定板13及可调节支撑15。
具体的，上安装板2、下安装板3分别安装在支架1的上部和下部。
其中，支架1的上部一侧设有滑板101，滑板101为U型结构，其两个竖段之间安装有滑杆102，上安装板2上安装有滑块201,滑块201配合穿设在滑杆102上，滑块201能够沿着滑杆102配合滑动。支架1的上部另一侧设有丝杠升降机构103，上安装板2上对应一侧安装有与丝杠升降机构103配合连接的连接块202。
具体的，上安装板2上设有双导轨4，双导轨4包括两条相互平行的弧形导轨401，弧形导轨401由两块结构相同、对称设置的半导轨拼接而成，半导轨内开设有燕尾槽。双导轨4上可调节安装有步进电机5，步进电机5连接外部数据采集卡20，并通过PC端进行控制，步进电机5输出端设有转速-扭矩传感器12，步进电机5输出端通过联轴器11连接转轴6。
具体的，下安装板3安装有一块横板7，横板7上安装有反应釜8，反应釜8底部开设有取样口14，取样口14内设置有橡胶塞。该取样口14上设有针头取样滴管17，反应釜8上外接有压差计18，反应釜8还配设有工业摄像头。
具体的，转轴6的下端伸入反应釜8内，其下端端部安装有若干个可拆卸式桨叶10，该可拆卸式桨叶10选取柔性桨或刚性桨中的一种，也可以选用不同的形状。反应釜8的侧壁上均布有多个挡板9，可拆卸式桨叶10设置在多个挡板9之间。
具体的，转轴6上位于反应釜8上部端口处设有反应物管道固定板13，反应物管道固定板13上安装有多个管道，管道通过蠕动泵16连接放置反应物的烧杯。
具体的，支架1底端面上的四个顶角处均设有可调节支撑15。
本发明实验装置具体工作流程如下：
1、开机，进行软件以及数据采集卡20的初始化；
2、安装好所需要的可拆卸式桨叶10的类型并调节丝杠升降机构103、步进电机5在双导轨4的安装位置，以调整可拆卸式桨叶10的高度以及倾斜角度，然后将反应介质通过管道加入到反应釜8中；
3、启动工业摄像机19，进行搅拌过程的记录；
4、启动步进电机5，将步进电机5的转速调整至所需要的转速；
5、通过蠕动泵16将反应底物以一定的流量通过反应物管道固定板13处的管道泵入反应釜8中（可同时泵入多种反应底物以满足不同的要求）；
6、待加入的反应物足够后停止蠕动泵16；
7、可通过计时器记录加入反应底物后的混合时间，在搅拌过程中，可以通过在取样口14位置***压差计18进行压力的读取，可通过伯努利方程进一步求取样位置的速度（与数值模拟的速度、压力分布进行对比，验证数值模拟的准确性）；
8、搅拌过程结束后，可以从取样口14处取样，然后在可见分光光度计21处测量取样物中各种物质的物质的量浓度；
9、关机并清洗反应釜8。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，包括支架（1）、可调节设置在支架（1）上的上安装板（2）及固定安装在支架（1）上的下安装板（3）；其特征在于：所述上安装板（2）上设有双导轨（4），所述双导轨（4）上可调节安装有步进电机（5），所述步进电机（5）的输出轴连接有转轴（6），所述下安装板（3）上设有横板（7），横板（7）上安装有反应釜（8），反应釜（8）的底部设有若干个挡板（9），所述转轴（6）的下端***反应釜（8）内部，转轴（6）的下端端部安装有若干个可拆卸式桨叶（10）。
2.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架（1）的一侧设有U型结构的滑板（101），U型结构的两个竖段之间设有滑杆（102）,所述上安装板（2）上安装有滑块（201）,所述滑块（201）配合穿设在滑杆（102）上。
3.根据权利要求2所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架（1）上远离滑板（101）的一侧设有丝杠升降机构（103），所述上安装板（2）上安装有与丝杠升降机构（103）配合连接的连接块（202）。
4.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述转轴（6）与步进电机（5）输出端之间通过联轴器（11）相连接，所述步进电机（5）输出端上设有转速-扭矩传感器（12）。
5.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述转轴（6）上位于反应釜（8）上部端口处设有反应物管道固定板（13），所述反应物管道固定板（13）上安装有若干根管道,所述管道通过蠕动泵（16）连接放置反应物的烧杯。
6.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于若干个所述挡板（9）沿着反应釜（8）的侧壁均匀布置。
7.根据权利要求6所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于若干个所述可拆卸式桨叶（10）呈圆周排列安装在转轴（6）下端端部，所述可拆卸式桨叶（10）设置在若干个所述挡板（9）之间。
8.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述反应釜（8）的底部设有取样口（14），取样口（14）内设置有橡胶塞，取样口（14）处配设有针头取样滴管（17）。
9.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述支架（1）底端面上的四个顶角处均设有可调节支撑（15）。
10.根据权利要求1所述的一种研究搅拌反应釜内化学反应底物混合效率的实验装置，其特征在于所述双导轨（4）包括两条相互平行的弧形导轨（401），所述弧形导轨（401）由两块结构相同、对称设置的半导轨拼接而成，所述半导轨内开设有燕尾槽。
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