一种气液两相流均匀分配装置制造方法及图纸

一种气液两相流均匀分配装置，主要包括分配器主管、旋流器、整流器和临界喷嘴和分配支管，旋流器、整流器依次布置在旋流器主管内，临界喷嘴位于整流器下游分配器主管壁上，每个临界喷嘴后接一个分配支管，气液两相来流在旋流器和整流器作用下，分层流、波浪流、不完全环状流等不对称流型被整改成液膜厚度均匀分布的环状流型，保证了下游各支路接触气液相的几率相等，随后在临界喷嘴内气液两相混合物被加速到临界流动，下游压力等参数变化不会传递到上游，从而克服了下游各支管路阻力特性不一致所导致的相分离，实现了均匀分配。与现有技术相比，本发明专利技术不受分配器各分支管下游参数波动的影响，无需人为干预，能进行自适应调节，而且体积小、结构紧凑，无运动部件，无需维护，具有良好的环境适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体分配装置，尤其涉及一种将主管内的气液两相流体均勻分配 到多个下游支管的装置。
技术介绍
在气液两相流系统中，流体的分配是往往是不可避免的。气液两相混合物通过分 配管件时下游各支路的气液相比例通常互不相同，这就是所谓的相分离现象。相分离所导 致的流量分配不均勻严重影响着工业设备的安全和高效运行，因此在工业应用领域，总希 望各支路出口的两相流体具有相同的质量流量和气液相比例，即需要对气液两相流进行均 勻分配。 目前，国内外主要采用对称型的分配器，其主要特征是各支管在空间上呈对称布 置，由于结构对称，则气液相进入各分配支管的几率相等，从而获得较好的分配效果。但这 种分配方式对分配器布置方式要求严格，在实际应用中受到很大限制，此外由于气相密度 小，对阻力变化非常敏感，当下游各支管出口压力发生变化时，压力波会传播到上游，导致 分配器分配特性发生变化，从而导致各下游分配支管气液相比例出现差异。中国专利101402004A公开了一种气液两相流体分配器，其基本原理是“先分离、 后分配”，首先将气液两相来流先分离成单相气体和单相液体，然后单相气、液分成若干支 路流动，最后再重新混合，通过将气液两相流体的分配转换成了单相流体的分配，提高了分 配效果。但由于需要对气液相进行分离，整个分配器体积庞大，同时该分配装置需要安装流 量计和调节阀监测和调节各支路的流量，操作过程复杂。此外，此种分配方法也会受分配器 下游各分配支管阻力特性和压力波动的影响，会产生相分离，很难保证各下游分配支管具 有相同的质量流量和一致的气液相比例。美国专利US6250131、US5250104采用的原理与此 类似。中国专利CN1003461140C提出了一种分时式多相流体比例分配方法和装置，原理 是使整个分配器空间的多相流按给定的时间份额交替性地流向对应的支路，从而增强分配 的均勻性。基于分时原理的分配器的不足之处在于其关键部件分配转轮为运动部件，在气 相流量较大的工况下容易发生卡堵；此外，这种分配器同样受各支管下游参数的影响，由于 下游各支管路阻力特性不可能完全一致，会导致进入分配管路的气体质量流量与主管路的 气体质量流量比值不能保持恒定。综上所述，两相流分配特性不但取决于各分配支管布置形式和上游入口参数，还 受各支管下游压力波动的影响。由于气体动量低，对下游压力变化非常敏感，更容易进入阻 力小的支路，对于目前提出的几类分配装置，如果各下游通道阻力特性不同，将很难实现气 液相的均勻分配。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提出一种气液两相流均勻分配装置，能从根本上消除下游各支管路阻力特性不一致所导致的相分离现象，保证分配装置下游各支路具有相同的气液相流量和气液相比例，从而实现均勻分配。为实现上述目的，本专利技术提出的技术方案，其基本思想是通过“流型调整+临界 分配”来保证进入多个支路的气液两相流体具有相同的气液比例和流量。“流型调整”是在 分配支管上游安装流型调整装置，将上游的分层流、波浪流、不完全环状流等结构不对称流 型整改成液膜厚度沿周向均勻分布的环状流型，使下游各分配通道入口接触气液相的几率 相等。“临界分配”是在各分配支管入口处安装临界喷嘴，对来流进行加速，促使气液两相流 在喷嘴内形成临界流动。根据临界流动理论，当气液混合物达到临界流动时，气液混合物流 动速度等于声速，由于压力扰动传播速度与声速相等，从而在临界流动条件下分配通道下 游压力变化不会传递到上游，此时进入小孔的质量流量仅取决于上游滞止条件和分配孔几 何特征。这样，通过“流型调整”使下游各支路入口接触到的气液相几率相等，通过“临界分 配”保证分配支管下游压力参数变化不会传递到上游，从而在根本上克服了下游各支管路 阻力特性不一致所导致的相分离，保证了各分配管路中气液比例相等和气液相流量相等。根据上述思想，所述的一种气液两相流均勻装置，主要包括分配主管、旋流器、整 流器、临界喷嘴和分配支管，主管入口用两相来流管路相连，接收上游来的两相流体，旋流 器和整流器布置在分配主管内部，整流器布置在旋流器下游，临界喷嘴布置在整流器下游 的分配装置主管的管壁上，每个临界喷嘴下游和分配支管连接，主管末端由盲板密封。本专利技术的其它一些特点是，所述的旋流器由两个结构完全相同的旋流叶片组成， 旋流叶片为半椭圆形，两旋流叶片在分配主管内按一定角度交叉布置，两旋流叶片外缘与 管内壁重合。旋流器的主要作用是用于流型调整，将上游的分层流、波浪流、环状流等不对 称流型整改为液膜沿管周均勻分布的环状流。所述的整流器由直管段和扩展段组成，扩展段呈喇叭口型，扩展段出口处直径与 分配装置主管内径相等。整流器用于对旋流叶片下游形成的环状流进一步调整，使周向液 膜分布更加均勻。所述的临界喷嘴安装在分配器下游的主管管壁上，临界喷嘴喉部直径为所说分配 装置主管内径d的1/20-1/10，临界喷嘴入口与分配装置主管的内表面平行，可直接接触到 分配装置主管内的气液相介质。临界喷嘴的数目由分配支管的数目决定，而分配支管的数 目取决于实际需要对气液两相流进行分配的数目。临界喷嘴数目应大于或等于2个。各个 临界喷嘴结构完全相同，安装位置和分配装置主管管壁垂直，且临界喷嘴均位于垂直于分 配主管轴线的同一个截面上。临界喷嘴处流型被上游的旋流器和整流器整改为结构完全对 称环状流，各个临界喷嘴接触到的气液相几率完全相同，临界喷嘴在管壁上无需对称布置。 临界喷嘴功能对气液两相流进行加速，促使在其喉部形成临界流，消除下游参数波动对分 配的影响。本专利技术与国内外现有技术相比具有以下优点(1)从根本上克服了各个分配支路阻力特性不相同对分配的影响，实现气液量的 均勻分配；(2)无调节阀，无需人为干预，能进行自适应调节；(3)分配器体积小、结构简单紧凑，无运动部件，无需维护，具有良好的环境适应 性。下面结合附图和典型实施例对本专利技术做进一步说明。 附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是旋流叶片结构示意图；图3是整流器结构示意图，其中(a)为结构图，(b)为侧视图；图4是流型调整示意图；图5是实例1临界喷嘴结构及安装示意图；图6是实例2临界喷嘴结构及安装示意图。具体实施例方式实施例1气液两相流均勻分配装置结构如图1所示。它是由分配主管2，旋流器3，整流器 4，临界喷嘴5，分配支管8，以及三个连接法兰1、6、7，一个密封盲板9等部件组成。具体连接描述如下分配主管入口通过分配器法兰1和两相流来流管路相连，旋 流器3布置在分配主管2内部，整流器4位于旋流器3下游，临界喷嘴5安装在整流器4下 游的管壁上，临界喷嘴出口通过临界喷嘴下游法兰6和分配支管上游法兰7连接，分配主管 2末端由密封盲板9封堵。旋流器3和整流器4功能是进行流型调整，将进入分配主管2的不对称流型整改 为结构完全对称的环状流型，使下游各临界喷嘴5入口接触气液相的几率相等，临界喷嘴5 用于促使进入其内的气液混合物达到音速，形成临界流动。旋流器旋流器3由两个结构完全相同的旋流叶片10组成。如图2所示，旋流叶片 10为半椭圆结构，椭圆短轴直径与分配主管内径d相同，椭圆长轴直径为D，椭圆长轴直径D 大于分配主管2的内径d，两叶片交叉布置在分配主管2内，交差角大小为θ =2a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液两相流均匀分配装置，其特征在于：主要包括分配主管，旋流器、整流器、临界喷嘴和分配支管，分配主管入口接收上游来的两相流体，旋流器和整流器布置在分配主管内部，整流器布置在旋流器下游，临界喷嘴布置在整流器下游的分配主管的管壁上，每个临界喷嘴后接一个分配支管，分配主管末端由盲板密封。

【技术特征摘要】
一种气液两相流均匀分配装置，其特征在于主要包括分配主管，旋流器、整流器、临界喷嘴和分配支管，分配主管入口接收上游来的两相流体，旋流器和整流器布置在分配主管内部，整流器布置在旋流器下游，临界喷嘴布置在整流器下游的分配主管的管壁上，每个临界喷嘴后接一个分配支管，分配主管末端由盲板密封。2.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于由两个结构完全相同的半椭圆形旋流 叶片组成，两旋流叶片在分配主管内交叉布置，两旋流叶片外缘保持与管内壁重合。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁法春，陈婧，
申请(专利权)人：梁法春，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]