一种第一流体喷射混合器及使用该流体喷射混合器的方法技术

本发明专利技术公开了一种第一流体喷射混合器及使用该流体喷射混合器的方法，该结构包含基片，至少一个分流件，盖片和固定栓，固定栓通过分别位于基片、分流件和盖片中心的各栓孔将分流件固定在基片和盖片之间，所述基片和盖片具有可重合的外边缘；其中，所述第一流体喷射混合器通过基片固定在运输该第一流体的第一管道的一端，所述基片上分布有至少两个限流孔，分流件包含从分流件的栓孔向外边缘呈辐射状分布的至少两个旋流叶片，相邻的每两个旋流叶片之间形成使第一流体向外边缘流动的导流槽，所述第一管道中的第一流体经各限流孔分别流入各导流槽，并经旋流叶片的引导从外边缘喷出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
一种第一流体喷射混合器及使用该流体喷射混合器的方法


[0001]本专利技术涉及一种流体喷射混合器的结构，以及使用该流体喷射混合器将第一流体喷射入第二流体并进行混合的方法。

技术介绍

[0002]在工业生产中存在将两种或两种以上不同的流体进行混合的需求。例如，在富氧燃烧中，将O2预先混合入空气或循环利用的烟道气来增加O2的含量；将臭氧混合入烟道气中与残存的氮氧化物NOx(x为氮氧化物中O与N的原子比例，如NO)反应生成更高价态的氮氧化物，从而有利于湿法洗涤去除氮氧化物；或将不同温度的氮气和天然气等混合，来调整流股的热值和/或温度等。
[0003]混合过程一般要求快速、均匀、可控。为了实现这一目标，工业上可使用动态的混合器，例如搅拌装置，也可使用静态的混合器，例如形成涡流的喷射装置。现有技术中，CN101400431B公开了一种混合元件，该设计成盘状的混合元件的入流面相对于大流量气流的流动方向成一角度倾斜地设置，还包括一用于流体流的管状的混入装置，该混入装置在流体出口之前配设一旋流装置，所述大流量气流在混合元件的入流面上形成流动涡流，并且在混合元件的下游与流体流混合。
[0004]美国专利5,356,213公开了一种混合两种气体的混合器，该混合器安装在第二种气体管道的端部，它包括向中心缩小的收紧部，连接在收紧部上的辐射状分布的叶片和覆盖在叶片端部的盖布。叶片的布置类似于离心式空气压缩机中叶轮的布置，也就是叶片分别焊接或铆接在收紧部上。第二种气体经收紧部加速后，从中心位置流动至叶片，再沿叶片从外围出口部喷射出。
[0005]由上可见，现有技术中的混合器结构比较复杂，往往采用焊接等手段制造，当混合器尺寸较小时，工艺难度更高。同时混合的效果也有待提高。
[0006]有鉴于此，如何设计一种改进的流体喷射混合器及混合方法，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是设计一种新型的流体喷射混合器，该混合器的各主要组成部分可以采用3D打印或激光切割制造，从而在制造和安装过程中都能节省人力和成本。同时还提供使用所述流体喷射混合器的方法，进一步优化混合的速度以及范围。
[0008]本专利技术第一方面公开了一种第一流体喷射混合器的结构，包含基片，至少一个分流件，盖片和固定栓，固定栓通过分别位于基片、分流件和盖片上，较优的在三者中心的各栓孔将分流件固定在基片和盖片之间，所述第一流体喷射混合器具有外边缘；其中，所述第一流体喷射混合器通过基片固定在运输该第一流体的第一管道的一端，所述基片上分布有至少两个限流孔，分流件包含从分流件的栓孔向外边缘呈辐射状分布的至少两个旋流叶片，相邻的每两个旋流叶片之间形成使第一流体向外边缘流动的导流槽，所述第一管道中
的第一流体经各限流孔分别流入各导流槽，并经旋流叶片的引导从外边缘喷出。
[0009]进一步地，所述旋流叶片为弧线形，且其远离中心的一端不超过外边缘，但与外边缘相交形成交点，该交点处旋流叶片的切线与外边缘切线形成一个夹角，所述夹角的范围在30
°
～60
°
。
[0010]进一步地，所述限流孔沿基片中心呈中心对称分布，所述限流孔的总面积占基片总面积的20％～70％，较优地占基片总面积的30％～60％。
[0011]进一步地，所述旋流叶片的数量等于所述限流孔的数量，所述限流孔均匀地分布在所述旋流叶片之间。
[0012]再进一步地，基片、分流件和盖片的相应位置上具有定位孔。
[0013]更进一步地，所述的第一流体喷射混合器可包含多于一个分流件，各分流件具有相同或不同的厚度，且各分流件的旋流叶片互相重合。
[0014]更进一步地，所述基片和/或分流件和/或盖片采用激光切割或3D打印的方法制造。
[0015]本专利技术的另一方面公开了一种采用如上文所述的第一流体喷射混合器将第一流体喷射入第二流体并进行混合的方法：
[0016]a)提供运输第二流体的第二管道，所述第二管道的尺寸大于第一管道的尺寸，
[0017]b)将第一管道与基片相固定的一端伸入到第二管道中，且基片所在的平面与第二流体在第二管道中流动的方向大致垂直，
[0018]c)将第一流体经第一管道输送入第一流体喷射混合器，并从第一流体喷射混合器的外边缘径向喷出，在第二流体中形成涡流，促进第一流体与第二流体的混合。
[0019]进一步地，第一管道与基片相固定的一端为一弯头。
[0020]进一步地，第二管道内与第二流体流动方向大致垂直的平面内布置多个第一流体喷射混合器。
[0021]更进一步地，所述第一流体可选地包含氧气、富氧空气、臭氧、氮气或它们的混合气。
[0022]再进一步地，所述第一流体和/或第二流体可分别为气体或液体。
[0023]与现有技术相比，本申请所提供的技术方案具有以下优点：
[0024]1.可以采用激光切割、3D打印等技术制造基片，分流件和盖片，提高了制造精度和可重复性，降低了制造难度，减少了制造成本和人力。各部件的安装采用固定栓，十分方便快捷；
[0025]2.分流件的设计与常规设计显著不同，避免了焊接叶片的需要，使制造尺寸较小(例如小于DN15)的喷射混合器成为可能；
[0026]3.基片上限流孔的设计能够加速进入喷射混合器的第一流体，并将其重新分配，均匀分散。
[0027]4.通过选择一个或叠加多个分流件，该喷射混合器可以灵活地适用于不同流量，不同压力的第一流体；
[0028]5.按照第二管道的横截面的大小和形状，可以布置一个或多个喷射混合器；
[0029]6.计算机模拟显示，本申请的喷射混合器产生的反向涡轮更明显，显著提高混合效果；
[0030]7.在喷射氧气、臭氧等反应性气体时，由于高效的混合，在很短时间和距离内，反应性气体的高浓度即会得到稀释，不会对第二管道的管壁产生腐蚀等不良反应。
附图说明
[0031]关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图得到进一步的了解。
[0032]图1a
‑
1d为第一流体喷射混合器的主要部件的结构示意图；
[0033]图2为安装后的第一流体喷射混合器10沿栓孔方向所作的剖面图；
[0034]图3是装有喷射混合器的第一管道安装在运输第二流体的第二管道中的示意图；
[0035]图4a
‑
4b为第一流体喷射混合器在不同形状的第二管道中的布置示意图；
[0036]图5a
‑
5c是采用计算流体动力学(CFD，computational fluid dynamic)所做的混合过程模拟图。
[0037]其中，1
‑
基片，2
‑
分流件，3
‑
盖片，4
‑
栓孔，4
‑1‑
基片上的栓孔，4
‑2‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种第一流体喷射混合器(10)，其特征在于：包含基片(1)，至少一个分流件(2)，盖片(3)和固定栓(11)，固定栓(11)通过分别位于基片(1)、分流件(2)和盖片(3)上的各栓孔(4)将分流件(2)固定在基片(1)和盖片(3)之间，所述第一流体喷射混合器(10)具有外边缘(8)；其中，所述第一流体喷射混合器(10)通过基片(1)固定在运输该第一流体(22)的第一管道(12)的一端，所述基片(1)上分布有至少两个限流孔(5)，分流件(2)包含从分流件上的栓孔(4
‑
2)向外边缘(8)呈辐射状分布的至少两个旋流叶片(6)，相邻的每两个旋流叶片(6)之间形成使第一流体向外边缘流动的导流槽(9)，所述第一管道(12)中的第一流体(22)经各限流孔(5)分别流入各导流槽(9)，并经旋流叶片(6)的引导从外边缘(8)喷出。2.如权利要求1所述的第一流体喷射混合器(10)，其特征在于，所述各栓孔(4)分别位于所述基片(1)、分流件(2)和盖片(3)的中心，所述旋流叶片(6)为弧线形，且其远离分流件栓孔的一端不超过外边缘(8)，但与外边缘相交形成交点，该交点处旋流叶片的切线与外边缘的切线形成一个夹角α，所述夹角α的范围在30
°
～60
°
。3.如权利要求2所述的第一流体喷射混合器(10)，其特征在于：所述限流孔(5)沿基片上的栓孔(4
‑
1)呈中心对称分布。4.如权利要求3所述的第一流体喷射混合器(10)，其特征在于：所述限流孔(5)的总面积占基片(1)总面积的20％～70％，较优地占基片(1)总面积的30％～60％。5.如权利要求3所述的第一流体喷射混合器(10)，其特征在于：所述旋流叶片(6)的数量等于所述限流孔(5)的数量，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：液化空气中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：