本发明专利技术提供了一种高压旋流混合装置，其主体混合腔由圆柱形混合腔与圆锥形混合腔串联组合而成。流体入口管与圆柱形混合腔连接，流体入口管内设计有耐压大于10MPa的喷嘴,固相加料口位于圆柱形混合腔上方，其轴线与喷嘴轴线垂直，圆锥形混合腔的出口处设计有混合挡板，此挡板由2-6片分布在出口与水平面成20°-60°角的叶片组成，圆锥形混合腔的出口与稳流弯管的入口连接，弯管采用变径结构,其中弯管入口直径D1/出口直径D2=1.5-1.8，弯管中心轴线曲率半径R/D1=3.0-3.5。混合腔内壁喷涂有混入固体颗粒的耐磨材料，这样既可以提高腔体的耐磨性，又可以增加喷涂面的凹凸性和增强混合腔内的紊流状态，提高混合效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固相与液相或固相与气相混合的装置，具体是用于油气田、煤气田等领域施工现场的粉尘、颗粒等固体与液体或气体混合的装置。
技术介绍
目前工业领域常用混合器主要有管道混合器、静态混合器等。管道混合器一般由管道、喷嘴、涡流室、多孔板或异形板等原件组成，混合的方法分为为喷嘴式，涡流式，多孔板或异形板式三种；静态螺旋片式混合器是在多孔板、异形板式混合器上发展而来，混合器有分左旋和右旋两种固定螺旋叶片，流体通过螺旋叶片时流向变化出现紊流现象实现混合。管道混合器体积太小，处理能力低；静态混合器其流体在管路中流速非常低，混合效果差，因此两者都不适合于油气田、煤气田等领域施工现场的混合。 油气田、煤气田现场所使用的混合装置，主要使用机械搅拌，体积庞大，能耗高，不能充分利用流体本身的能量进行混合。传统上旋流器主要用于固液或气液分离，已经广泛的应用到选矿、冶金、石油化工和环保工程等众多
传统的旋流器其结构基本上是由内腔呈圆柱形和圆锥形的各段连接而成的，腔内无任何其它部件，完全依靠进入腔内的流体在高速旋转运动中产生的涡流作用，将两种密度不同的介质分离开。但目前为止在旋流器内实现固体与液体或固体与气体混合的研究在国内外还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高压旋流混合装置，能够在较高压力条件下实现固体与液体或者固体与气体的混合。本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案是在普通水力旋流器设计原理基础上，按照与之相反的设计目标进行设计，即按照混合效果最优为目标，优化旋流器结构参数和工艺参数，在腔体内加装喷嘴、混合挡板和稳流弯管等装置，实现旋流器在较高压力下的混合功能。所提出的高压旋流混合装置的主体混合腔由圆柱形混合腔与圆锥形混合腔串联组合而成。流体入口管与圆柱形混合腔连接，在流体入口管内安装有喷嘴，喷嘴耐压要求大于lOMPa。圆柱形混合腔的上方安装固相加料口，固相加料口的轴线与喷嘴的轴线垂直。圆锥形混合腔的出口处设计有混合挡板，此混合挡板由2-6片分布在圆锥形混合腔出口与水平面成20° -60°角的叶片组成，圆锥形混合腔的出口与稳流弯管的入口连接，稳流弯管采用变径结构，设稳流弯管入口直径为D1,出口直径为D2，D1ZD2=L 5-1. 8，稳流弯管中心轴线曲率半径为R，RZD1=S. 0-3. 5。主体混合腔的内壁喷涂有混入固体颗粒的耐磨材料，以增加喷涂面的凹凸性，这样既可以提高腔体的耐磨性，并在一定程度上增强混合腔内的紊流状态、提高装置的混合效率。本专利技术的有益效果是在高压环境下，充分利用流体自身的旋流效果实现流体与固体的混合，由于优化了其主体混合腔尺寸，并加装了喷嘴，混合挡板和稳流弯管等装置，增大了旋流器内紊流区域，使流体在旋流器内沿径向流动产生很高的线速度、很大的速度梯度和很强的紊流现象，从而使固体与其他高压流体实现充分均匀的混合，混合效率高。附图说明图I为本专利技术所提出的高压旋流混合装置的结构示意图；图2为本专利技术所提出的高压旋流混合装置的俯视图；图3为本专利技术所提出的高压旋流混合装置的锥形混合腔出口处混合挡板的局部示意图；图4为本专利技术的试验装置流程图。图中1.流体入口管，2.喷嘴，3.固相加料口，4.圆柱形混合腔，5.圆锥形混合腔，6.混合挡板，7.稳流弯管，8.流体储罐，9.加压泵，10.压力表，11.截止阀，12.加料装置，13.加料口阀门，14.高压旋流混合装置，15.球形截止阀，16.流量计，17.计量装置。具体实施例方式下面结合附图和实施例来详细描述本专利技术。实施例I :如图1-3所示，高压旋流混合装置的主体混合腔由圆柱形混合腔4与圆锥形混合腔5串联组合而成。流体入口管I与圆柱形混合腔4连接，流体入口管I内设有耐压大于IOMPa的喷嘴2。圆柱形混合腔4的上方装有固相加料口 3，固相加料口 3的轴线与喷嘴2轴线垂直。圆锥形混合腔5的出口处设计有混合挡板6，此混合挡板6由2片分布在圆锥形混合腔出口与水平面成20°角的叶片组成。圆锥形混合腔5的出口与稳流弯管7的入口连接，稳流弯管7采用变径结构，其入口直径为D1,出口直径为D2, D1ZD2=L 5，稳流弯管7的中心轴线曲率半径为R，R/DP3. O。试验中，稳流弯管中流出的混合物颗粒分布均匀，固相颗粒与流体的混合效率到达96%。实施例2 :如图1-3所示，高压旋流混合装置的主体混合腔由圆柱形混合腔4与圆锥形混合腔5串联组合而成。流体入口管I与圆柱形混合腔4连接。流体入口管I内设有耐压大于IOMPa的喷嘴2。圆柱形混合腔4的上方装有固相加料口 3，固相加料口 3的轴线与喷嘴2轴线垂直。圆锥形混合腔5的出口处设计有混合挡板6，此混合挡板6由4片分布在圆锥形混合腔出口与水平面成45°角的叶片组成。圆锥形混合腔5的出口与稳流弯管7的入口连接，稳流弯管7采用变径结构，其入口直径为D1,出口直径为D2, D1ZD2=L 6，稳流弯管7的中心轴线曲率半径为R，R/DP3. 3。试验中，稳流弯管中流出的混合物颗粒分布均匀，固相颗粒与流体的混合效率到达98%。实施例3 :如图1-3所示，高压旋流混合装置的主体混合腔由圆柱形混合腔4与圆锥形混合腔5串联组合而成。流体入口管I与圆柱形混合腔4连接。流体入口管I内设有耐压大于IOMPa的喷嘴2。圆柱形混合腔4的上方装有固相加料口 3，固相加料口 3的轴线与喷嘴2轴线垂直。圆锥形混合腔5的出口处设计有混合挡板6，此混合挡板6由6片分布在圆锥形混合腔的出口与水平面成60°角的叶片组成。圆锥形混合腔5的出口与稳流弯管7的入口连接，稳流弯管7采用变径结构，其入口直径为D1,出口直径为D2A1ZD2=L 8，稳流弯管7的中心轴线曲率半径为R，R/DP3. 5。试验中，稳流弯管7中流出的混合物颗粒分布均匀，固相颗粒与流体的混合效率到达97%。 如图4所示为本专利技术的试验装置流程图，流体储罐8与加压泵9连接，加压泵9出口管线与流体入口管I连接，做好密封处理。加料装置12与固相加料口 3连接。稳流弯管7出口接导流管，通向计量装置17。装置与管线连接完成后，进行试验，首先打开加压泵9进行试压操作，直到流量计16有读数且计量装置17有流体流出，然后关闭所有阀门，待压力表10达到一定数值后，先打开截止阀11，然后再打开加料口阀门13与球形截止阀15，通过读取流量计16读数及计量装置17计量固体的颗粒数，从而判断混合效果，试验完毕后，需进行卸压操作，将混合腔内的流体放出，直到混合腔体内没有混合物为止。采用本专利技术所提出的混合装置，具有以下显著特点(I)占地面积小，是普通混合装置的体积的50%以下；(2)内部结构设计配合较好，混合效率高； (3)装置结构简单，部件少，方便实际生产中进行组装、拆卸，可移动性强。本研究从旋流器基本理论出发，采用逆向思维，设计出能在较高压力下实现固液或固气混合功能的旋流器，并制造出试验模型进行试验验证分析，对于提高大型高压固液或固气混合系统生产效率具有重要意义。本装置结构简单，便于加工，与现有的混合装置相比，具有体积小，混合能力强等特点。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高压旋流混合装置，主体混合腔由圆柱形混合腔与圆锥形混合腔串联组合而成，其特征是流体入口管与圆柱形混合腔连接，流体入口管内设有喷嘴，圆柱形混合腔的上方安装固相加料口，固相加料口的轴线与喷嘴的轴线垂直，圆锥形混合腔的出口处设计有混合挡板，此混合挡板由2-6片分布在圆锥形混合腔的出口与水平面成20° -60°角的叶片组成，圆锥形混合腔的出口与稳流弯管的入口连接，稳流弯管采用变径结构，稳流弯管的入口直径D1/出口直径D2=L 5-1. 8，稳流弯管中心轴线曲率半径R/稳流弯管的入口直径口^ 0-3. 5。2.根据权利要求I所述的高压旋流混合装置，其特征是所述的混合挡板由2片分布在圆锥形混合腔出口与水平面成20°角的叶片组成；...
【专利技术属性】
技术研发人员：程远方，刘钰川，董丙响，袁征，杨柳，黄浩勇，吴百烈，徐太双，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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