一种不互溶液-液相间传质平衡时间的测量装置及利用其的测量方法

摘要

本发明涉及一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置及利用其的测量方法。所述测量装置包括计算机、激光器、同步控制器、相机和透明反应装置。利用上述测量装置的测量方法，可以在同步控制器的协调控制下，实现激光器发射激光片光照射到透明反应装置上，诱导示踪剂发出荧光，相机实时记录所述荧光，并将记录数据实时传输至计算机中，通过计算机绘制的归一化灰度值变化曲线得到传质平衡时间。该测量方法采用非浸入式PLIF技术，不仅可以实时监测动态的相间传质过程，还可以实现激光、相机和计算机的同步控制，提高数据准确度，又具有测试成本低、测量过程操作简单、数据处理方便等优点。

权利要求

1.一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量方法，其特征在于，所述测量方法利用的测量装置包括计算机(1)、激光器(2)、同步控制器(3)、相机(4)、透明反应装置(14)；

所述同步控制器(3)通过传输光纤分别和计算机(1)、激光器(2)、相机(4)连接，其中所述相机(4)和计算机(1)也通过传输光纤连接；

所述激光器(2)发射的激光片光照射到透明反应装置(14)上，且所述激光片光的平面垂直于所述透明反应装置(14)中的液面；所述透明反应装置(14)包括透明圆形槽(9)、透明方形槽(13)和搅拌装置，所述透明圆形槽(9)设置于所述透明方形槽(13)的内部，且两者的中心轴线平行；

所述相机(4)的镜头正对透明反应装置(14)，且所述镜头平面平行于激光片光的平面；

其中，所述透明圆形槽(9)的内部槽壁上等间距地设置2‑8块竖直挡板，所述竖直挡板的宽度为8‑12mm；

所述测量方法包括如下步骤：

(a)将不互溶液‑液体系加入透明反应装置(14)中，然后注入示踪剂；其中，所述透明反应装置(14)包括透明圆形槽(9)和透明方形槽(13)，并在两者之间加入去离子水；

其中，对步骤(a)所述不互溶液‑液体系进行搅拌预饱和处理，然后注入示踪剂，所述搅拌预饱和处理的时间为40‑60min；

(b)在同步控制器(3)的控制协调下，激光器(2)发射的激光片光照射到步骤(a)所述透明反应装置(14)上，并诱导所述示踪剂发出荧光，同时相机(4)实时记录所述荧光，并将记录数据实时传输至计算机(1)中；

(c)在步骤(b)所述计算机(1)中，采用软件进行图像处理和灰度值分析，绘制归一化灰度值变化曲线并得到传质平衡时间。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述相机(4)为CCD相机。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述相机(4)的镜头前设置滤波片。

4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述透明圆形槽(9)的形状为平底圆柱形。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述透明圆形槽(9)的内径为80‑

120mm。

6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述透明圆形槽(9)的高度为120‑

200mm。

7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述搅拌装置包括电机(10)、搅拌轴(11)、搅拌桨(12)。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述搅拌桨(12)包括六叶圆盘涡轮桨、45°六叶上推桨和45°六叶下压桨中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述去离子水的液面高于所述透明圆形槽(9)内的液面。

10.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(a)所述示踪剂的浓度为30‑120μg/L。

11.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(a)所述示踪剂为罗丹明B。

12.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(b)所述激光器(2)的激光强度为40‑60％。

13.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(b)所述相机(4)为镜头前设置滤波片的CCD相机，且拍摄通道为Camlink。

14.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(c)所述软件包括MicroVec‑V3和MATLAB。

15.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤(c)所述归一化灰度值变化曲线中，当归一化灰度值与最后稳定的归一化平均灰度值相差±10％以内，即认为达到传质动态平衡，对应的时间为传质平衡时间。

16.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：(a’)将不互溶液‑液体系加入透明反应装置(14)中，进行40‑60min的搅拌预饱和处理，然后注入浓度为30‑120μg/L的示踪剂罗丹明B；

(b’)在同步控制器(3)的控制协调下，激光器(2)发射的激光片光照射到步骤(a)所述透明反应装置(14)上，并诱导所述示踪剂发出荧光，同时相机(4)实时记录所述荧光，并将记录数据实时传输至计算机(1)中；

其中，所述激光器(2)的激光强度为40‑60％；

所述相机(4)为镜头前设置滤波片的CCD相机，且拍摄通道为Camlink；

(c’)在步骤(b’)所述计算机(1)中，采用软件MicroVec‑V3和MATLAB进行图像处理和灰度值分析，然后绘制归一化灰度值变化曲线，当归一化灰度值与最后稳定的归一化平均灰度值相差±10％以内，即认为达到传质动态平衡，对应的时间为传质平衡时间。

说明书

一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置及利用其的

测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及流体流动测量领域，具体地说，涉及一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置及利用其的测量方法。

背景技术

[0002] 目前，在石油、化工、能源、生物制药、冶金等领域，液‑液两相搅拌槽作为反应器广泛应用于溶剂萃取、乳液/悬浮聚合、硝化处理、磺化处理等工业过程中。然而，设备结构、操
作条件和物性参数等因素会直接或间接地影响搅拌槽内流体流动的动力学特性，复杂的动
力学特性又会影响相互依赖的混合过程、传质过程以及化学反应进程。因此，开展液‑液两
相搅拌槽内传质和混合过程综合影响的研究，对于工业设计过程和反应放大过程具有重要
的参考价值。

[0003] 液‑液两相搅拌槽内搅拌混合的主要目的在于促进不互溶液‑液两相之间的良好接触，扩大界面面积，提高传质效率。搅拌中的宏观混合描述了物料在整个反应器内的循
环、分散和混合过程，进一步促进了不互溶液‑液两相体系之间动态相间传质过程的发展。
对于相间传质过程，可用传质平衡时间和三维示踪剂灰度值分布彩图来表征传质过程。传
质平衡时间是表征反应器内传质混合状况的一个重要参数，是评定传质效率快慢的一个重
要指标，而三维示踪剂灰度值分布彩图则定性地从可视化的角度体现相间动态传质过程。

[0004] 传质平衡时间指的是动态相间传质过程达到一定均匀程度时所需要的时间。传质平衡时间的测量是在反应器内加入示踪剂后，使用相机跟踪实时拍摄记录示踪剂的浓度信
息随时间的变化。所加入的示踪剂可以是化学物质或者感光材料，示踪剂在整个反应器内
分散，并在不互溶液‑液两相之间进行动态传质。最终，当相间传质过程达到动态平衡后，示
踪剂在反应器内呈现整体的均匀分布。

[0005] 平面激光诱导荧光法(Planar Laser Induced Fluorescence，PLIF)可用于传质平衡时间的测量和动态传质过程的表征。相比其他测量方法，例如酸碱可视化法、电导率
法、粒子图像测速技术等，PLIF技术是一种基于激光显示和图像处理的非侵入性方法，已被
发展用于测量搅拌反应器中示踪剂的瞬时浓度变化。PLIF技术的测量原理是利用片状激光
光源诱导荧光示踪剂发出荧光，进而可以获得高时空分辨率的示踪剂浓度分布。因为荧光
强度与示踪剂浓度间存在线性关系，通过分析荧光强度对应的灰度值情况，可以间接获得
反应器内示踪剂浓度值随时间变化的趋势，从而可以实现相间传质过程的可视化实时动态
检测。

[0006] 目前，现有技术公开了一些有关传质过程的研究方法。例如CN106018280A公开了一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法，尤其适合于流体混合过程中的速度场和浓度
场在线测量。所述测量方法通过在待测流体中同时加入示踪粒子和荧光试剂，利用分光装
置和相机来同时形成激光照射的图像和由诱导荧光照射的图像，进而采用粒子图像测速方
法来测量速度场，采用激光诱导荧光方法来测量浓度场。所述测量方法虽然表明了PLIF技
术测定浓度变化的可行性，但是其实验装置含有多组平面反射镜，操作较复杂且安全性不
高，而且没有考虑到激光、相机和计算机的同步控制，数据准确度不高。

[0007] CN103364377A公开了一种强电解质溶液中宏观混合时间的测量方法及应用。所述测量方法加入示踪剂后，应用带物理窗口的浸入式光纤探头监测流体内部示踪剂浓度随时
间的变化，从而确定示踪剂在强电解质水溶液中的混合时间。所述测量方法虽然装置简单、
测试成本低、数据处理方便，但是没有考虑到激光、相机和计算机的同步控制，数据准确度
不高。而且，所述测量方法采用的示踪剂仅溶解于某一相中，仅能测量示踪剂溶解相的混合
时间，无法测量不互溶液‑液两相之间相互作用下的混合时间和传质平衡时间，适用范围有
限。

[0008] CN101839859A公开了一种物料停留时间分布测试装置。所述测量装置包括激发光源、通光筒、半透半反镜、光学窗口、荧光探测器、信号处理单元等组件，通过对诱导荧光的
收集和处理，计算出物料停留时间分布。所述测量装置不仅无法测量不互溶液‑液两相之间
相互作用下的混合时间和传质平衡时间，适用范围有限，还无法实现可视化的动态监测过
程，数据准确度大大降低。

[0009] 以上现有技术中的研究方法，虽然均采用了PLIF技术，但是均没有实现激光、相机和计算机的同步控制，导致数据准确度不高。又因为不互溶液‑液相间传质过程要求示踪剂
能够同时溶解于连续相和分散相之中，对示踪剂的要求更高，导致现有技术中的研究方法
不能有效应用于不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量过程中。因此，目前亟需开发一种简
单有效、准确度高的不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量方法。

发明内容

[0010] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置及利用其的测量方法。所述测量装置包括计算机、激光器、同步控制器、相机和透
明反应装置。利用上述测量装置的测量方法，可以在同步控制器的协调控制下，实现激光器
发射激光片光照射到透明反应装置上，诱导示踪剂发出荧光，相机实时记录所述荧光，并将
记录数据实时传输至计算机中，通过计算机绘制的归一化灰度值变化曲线得到传质平衡时
间。该测量方法采用非浸入式PLIF技术，不仅可以实时监测动态的相间传质过程，还可以实
现激光、相机和计算机的同步控制，提高数据准确度，又具有测试成本低、测量过程操作简
单、数据处理方便等优点。

[0011] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0012] 本发明的目的之一在于提供一种不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置，所述测量装置包括计算机、激光器、同步控制器、相机、透明反应装置；

[0013] 所述同步控制器通过传输光纤分别和计算机、激光器、相机连接，其中所述相机和计算机也通过传输光纤连接；

[0014] 所述激光器发射的激光片光照射到透明反应装置上，且所述激光片光的平面垂直于所述透明反应装置中的液面；

[0015] 所述相机的镜头正对透明反应装置，且所述镜头平面平行于激光片光的平面。

[0016] 本发明所述不互溶液‑液体系指的是静置足够时间仍可分层的液‑液体系，包括部分互溶液‑液体系和完全不互溶液‑液体系。

[0017] 本发明中所提供的测量装置，通过传输光纤不仅将相机和计算机连接，更将同步控制器分别和计算机、激光器、相机连接，实现了实时监测动态的相间传质过程处于同步控
制状态，提高数据准确度。

[0018] 作为本发明优选的技术方案，所述相机为CCD相机。

[0019] 本发明中所提供的CCD相机指的是电荷耦合元件相机，其中CCD是Charge coupled Device的英文简称。CCD相机能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储的电荷
取出使电压发生变化，实现光信号向数字信号的有效转化。此外，CCD相机还具有体积小、重
量轻、不受磁场影响、抗震动等特性，因而被广泛应用。

[0020] 优选地，所述相机的镜头前设置滤波片。

[0021] 本发明中所提供的滤波片可以过滤掉环境光和其余波段激光的干扰，实现特定波长的示踪剂诱导荧光进入相机被监测的效果。

[0022] 作为本发明优选的技术方案，所述透明反应装置包括透明圆形槽、透明方形槽和搅拌装置。

[0023] 优选地，所述透明圆形槽设置于所述透明方形槽的内部，且两者的中心轴线平行。

[0024] 作为本发明优选的技术方案，所述透明圆形槽的形状为平底圆柱形。

[0025] 优选地，所述透明圆形槽的内径为80‑120mm，例如80mm、90mm、100mm、110mm或120mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0026] 优选地，所述透明圆形槽的高度为120‑200mm，例如120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未
列举的数值同样适用。

[0027] 优选地，所述透明圆形槽的内部槽壁上等间距地设置2‑8块竖直挡板，例如2块、3块、4块、5块、6块、7块或8块等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数
值同样适用。

[0028] 优选地，所述竖直挡板的宽度为8‑12mm，例如8mm、9mm、10mm、11mm或12mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0029] 优选地，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴、搅拌桨。

[0030] 优选地，所述搅拌桨包括六叶圆盘涡轮桨、45°六叶上推桨和45°六叶下压桨中的任意一种或至少两种的组合。

[0031] 本发明的目的之二在于提供一种利用目的之一所述测量装置的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

[0032] (a)将不互溶液‑液体系加入透明反应装置中，然后注入示踪剂；

[0033] (b)在同步控制器的控制协调下，激光器发射的激光片光照射到步骤(a)所述透明反应装置上，并诱导所述示踪剂发出荧光，同时相机实时记录所述荧光，并将记录数据实时
传输至计算机中；

[0034] (c)在步骤(b)所述计算机中，采用软件进行图像处理和灰度值分析，绘制归一化灰度值变化曲线并得到传质平衡时间。

[0035] 本发明中所提供的测量方法采用平面激光诱导荧光法，即PLIF技术，来测量不互溶液‑液相间传质平衡时间，基于示踪剂所激发出的荧光强度与示踪剂的浓度呈线性关系
的理论基础，应用相关的设备和软件对传质过程中的实时图像进行跟踪检测和灰度值处
理，进而可以得到归一化灰度值随时间的变化。当灰度值达到均匀平衡后，即可得到不互溶
液‑液体系在相应条件下的传质平衡时间。

[0036] 作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述透明反应装置包括透明圆形槽和透明方形槽，并在两者之间加入去离子水；

[0037] 优选地，所述去离子水的液面高于所述透明圆形槽内的液面。

[0038] 本发明中所提供的透明反应装置将透明圆形槽设置于透明方形槽内部，并在两者之间加入去离子水，不仅可以减小透明圆形槽的曲面槽壁对激光片光和诱导荧光的折射、
散射和漫射干扰，还可以减小光路上介质杂质的干扰，提高测量的准确性。

[0039] 作为本发明优选的技术方案，对步骤(a)所述不互溶液‑液体系进行搅拌预饱和处理，然后注入示踪剂。

[0040] 优选地，所述搅拌预饱和处理的时间为40‑60min，例如40min、42min、45min、47min、50min、53min、55min、58min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内
其他未列举的数值同样适用。

[0041] 本发明所述搅拌预饱和可以避免液滴界面对激光片光的干扰，还可以保证不互溶液‑液两相体系达到了动态平衡状态，为测量传质平衡时间提供前提条件。

[0042] 优选地，步骤(a)所述示踪剂的浓度为30‑120μg/L，例如30μg/L、40μg/L、50μg/L、60μg/L、70μg/L、80μg/L、90μg/L、100μg/L、110μg/L或120μg/L等，但并不仅限于所列举的数
值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0043] 本发明步骤(a)所述示踪剂采用不互溶液‑液体系中的任意一相来稀释，可以避免示踪剂对不互溶液‑液体系的干扰。

[0044] 优选地，步骤(a)所述示踪剂为罗丹明B。

[0045] 本发明所述示踪剂优选为罗丹明B，因为其可以同时溶解在连续相和分散相中，为测量不互溶液‑液体系的相间传质过程提供了前提条件。此外，罗丹明B不仅可以迅速活化
和衰减，还兼具化学稳定、发光效应良好、毒性小、成本低、无特殊工艺等优点，是一种理想
型的示踪剂。

[0046] 作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述激光器的激光强度为40‑60％，例如40％、42％、45％、47％、50％、53％、55％、58％或60％等，但并不仅限于所列举的数值，该数
值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0047] 优选地，步骤(b)所述相机为镜头前设置滤波片的CCD相机，且拍摄通道为Camlink。

[0048] 作为本发明优选的技术方案，步骤(c)所述软件包括MicroVec‑V3和MATLAB。

[0049] 优选地，在步骤(c)所述归一化灰度值变化曲线中，当归一化灰度值与最后稳定的归一化平均灰度值相差±10％以内，即认为达到传质动态平衡，对应的时间为传质平衡时
间。

[0050] 作为本发明优选的技术方案，所述测量方法包括如下步骤：

[0051] (a’)将不互溶液‑液体系加入透明反应装置中，进行40‑60min的搅拌预饱和处理，然后注入浓度为30‑120μg/L的示踪剂罗丹明B；

[0052] (b’)在同步控制器的控制协调下，激光器发射的激光片光照射到步骤(a)所述透明反应装置上，并诱导所述示踪剂发出荧光，同时相机实时记录所述荧光，并将记录数据实
时传输至计算机中；

[0053] 其中，所述激光器的激光强度为40‑60％；

[0054] 所述相机为镜头前设置滤波片的CCD相机，且拍摄通道为Camlink；

[0055] (c’)在步骤(b’)所述计算机中，采用软件MicroVec‑V3和MATLAB进行图像处理和灰度值分析，然后绘制归一化灰度值变化曲线，当归一化灰度值与最后稳定的归一化平均
灰度值相差±10％以内，即认为达到传质动态平衡，对应的时间为传质平衡时间。

[0056] 与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

[0057] (1)本发明所提供的不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置，设置有同步控制器，可以实现激光、相机和计算机的同步控制，提高数据准确度；

[0058] (2)本发明所述测量装置采用带有“夹套”结构的双透明槽作为透明反应装置，不仅可以减小槽壁曲面对激光片光和诱导荧光的折射、散射和漫射干扰，还可以减小光路上
介质杂质的干扰，提高测量的准确性；

[0059] (3)本发明所述测量方法采用非浸入式的激光显示和图像处理，不会改变反应器内流场结构，不会对传质平衡时间造成影响；

[0060] (4)本发明所述测量方法操作过程简单，数据处理高效，还可以实现相间传质过程的可视化实时动态检测；

[0061] (5)本发明所述测量装置结构简单，测试成本低。

附图说明

[0062] 图1是本发明实施例1至4采用的不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置的示意图；

[0063] 图2是本发明实施例1中45°六叶下压桨对应的归一化灰度值随时间变化曲线；

[0064] 图3是本发明实施例2中分散相NaI水溶液的体积分数为40％对应的归一化灰度值随时间变化曲线；

[0065] 图4是本发明实施例3中搅拌转速为350rpm对应的归一化灰度值随时间变化曲线；

[0066] 图5是本发明实施例4中搅拌桨12的离底高度为10mm对应的归一化灰度值随时间变化曲线；

[0067] 图中：1‑计算机；2‑激光器；3‑同步控制器；4‑相机；5‑第一传输光纤；6‑第二传输光纤；7‑第三传输光纤；8‑第四传输光纤；9‑透明圆形槽；10‑电机；11‑搅拌轴；12‑搅拌桨；
13‑透明方形槽；14‑透明反应装置。

具体实施方式

[0068] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

[0069] 本发明实施例1至4采用的不互溶液‑液相间传质平衡时间的测量装置的示意图如图1所示：

[0070] 测量装置包括计算机1、激光器2、同步控制器3、相机4、第一传输光纤5、第二传输光纤6、第三传输光纤7、第四传输光纤8、透明反应装置14；

[0071] 同步控制器3通过第一传输光纤5与相机4连接；

[0072] 同步控制器3通过第二传输光纤6与激光器2连接；

[0073] 同步控制器3通过第三传输光纤7与计算机1连接；

[0074] 相机4通过第四传输光纤8与计算机1连接；

[0075] 透明反应装置14包括透明圆形槽9、电机10、搅拌轴11、搅拌桨12、透明方形槽13；其中，透明圆形槽9设置于透明方形槽13的内部，且两者的中心轴线重合；透明圆形槽9和透
明方形槽13之间加入去离子水，且去离子水的液面高于透明圆形槽9内的液面；

[0076] 激光器2发射的激光片光照射到透明反应装置14上，且激光片光的平面垂直于透明反应装置14中的液面；

[0077] 相机4的镜头正对透明反应装置14，且镜头平面平行于激光片光的平面。

[0078] 为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。

[0079] 实施例1

[0080] (a1)采用的透明反应装置14中，透明圆形槽9选择内径为100mm、高为160mm的平底圆柱形搅拌槽反应器，且内部槽壁上等间距地设置4块宽为10mm的竖直挡板；透明方形槽13
选择长为160mm、宽为160mm、高为216mm的平底长方体形槽体；搅拌桨12选择六叶圆盘涡轮
桨、45°六叶上推桨和45°六叶下压桨，且搅拌桨直径和离底高度均为40mm；

[0081] 将不互溶液‑液体系加入透明反应装置14中；其中，选择质量浓度为46.28％的NaI水溶液作为分散相，辛醇作为连续相，且NaI水溶液的体积分数为50％；透明圆形槽9内部的
液面高度为100mm，外部去离子水的液面高度为150mm；

[0082] 打开并调整计算机1、激光器2、同步控制器3和相机4至工作状态；其中，计算机1采用软件MicroVec‑V3和MATLAB对图像进行处理和灰度值分析，并绘制归一化灰度值变化曲
线；激光器2的激光强度设置为50％，以防造成眩目；相机4为镜头前设置滤波片的CCD相机，
且拍摄通道为Camlink，调整相机4的光圈大小、位置以及镜头焦距，直至计算机1显示屏上
的画面清晰；

[0083] 打开电机10且调整搅拌转速为550rpm，进行50min的搅拌预饱和处理；

[0084] (b1)在步骤(a1)所述透明圆形槽9的两竖直挡板之间且靠近槽壁的液面下30mm处，瞬间注入1.5mL浓度为50μg/L的示踪剂罗丹明B；其中，示踪剂罗丹明B采用质量浓度为
46.28％的NaI水溶液稀释；

[0085] (c1)在同步控制器3的控制协调下，激光器2发射的激光片光照射到透明反应装置14上，诱导步骤(b1)所述示踪剂罗丹明B发出荧光，相机4实时记录所述荧光，并将记录数据
实时传输至计算机1中；

[0086] (d1)计算机1中的软件MicroVec‑V3和MATLAB进行图像处理和灰度值分析，然后绘制归一化灰度值变化曲线，当归一化灰度值与最后稳定的归一化平均灰度值相差±10％以
内，即认为达到传质动态平衡，对应的时间为传质平衡时间；

[0087] 在搅拌桨12采用不同桨型的条件下，对某一操作条件重复6次实验，取平均值以消除随机实验误差，实验结果如表1所示，其中45°六叶下压桨对应的归一化灰度值随时间变
化曲线如图2所示。

[0088] 表1

[0089]

[0090] 实施例2

[0091] 和实施例1相比，本实施例的区别在于：搅拌桨12固定为六叶圆盘涡轮桨；不互溶液‑液体系中分散相NaI水溶液的体积分数分别为10％、20％、30％、40％；其他条件和实施
例1完全相同。

[0092] 在分散相NaI水溶液采用不同体积分数的条件下，对某一操作条件重复6次实验，取平均值以消除随机实验误差，实验结果如表2所示，其中分散相NaI水溶液的体积分数为
40％对应的归一化灰度值随时间变化曲线如图3所示。

[0093] 表2

[0094] 分散相NaI水溶液的体积分数 10％ 20％ 30％ 40％传质平衡时间平均值/s 28 41 77 99

[0095] 实施例3

[0096] 和实施例1相比，本实施例的区别在于：搅拌桨12固定为六叶圆盘涡轮桨；搅拌转速分别为350rpm、450rpm、550rpm；其他条件和实施例1完全相同。

[0097] 在改变搅拌转速的条件下，对某一操作条件重复6次实验，取平均值以消除随机实验误差，实验结果如表3所示，其中搅拌转速为350rpm对应的归一化灰度值随时间变化曲线
如图4所示。

[0098] 表3

[0099] 搅拌转速 350rpm 450rpm 550rpm本发明所测传质平衡时间/s 326 192 105

[0100] 实施例4

[0101] 和实施例1相比，本实施例的区别在于：搅拌桨12固定为六叶圆盘涡轮桨；搅拌桨12的离底高度分别为10mm、20mm、40mm；其他条件和实施例1完全相同。

[0102] 在搅拌桨12采用不同离底高度的条件下，对某一操作条件重复6次实验，取平均值以消除随机实验误差，实验结果如表4所示，其中搅拌桨12的离底高度为10mm对应的归一化
灰度值随时间变化曲线如图5所示。

[0103] 表4

[0104] 搅拌桨12的离底高度 10mm 20mm 40mm本发明所测传质平衡时间/s 218 140 105

[0105] 由上述实施例1至4可以得出如下结论：利用本发明所述测量装置对应的测量方法，采用非浸入式PLIF技术，不仅可以实时监测动态的相间传质过程，还可以实现激光、相
机和计算机的同步控制，提高数据准确度，又具有测试成本低、测量过程操作简单、数据处
理方便等优点。

[0106] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所
属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换
以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

[0107] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这
些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0108] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可
能的组合方式不再另行说明。

[0109] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。