CN101581400A - 变截面变孔径液体分布管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变截面变孔径液体分布管。包括主管(1)、连通管(2)、支管(3)、分布孔(4)；其中主管(1)与连通管(2)通过法兰(7)相连接，支管(3)与连通管(2)通过法兰相连接；支管(3)下底面开分布孔(4)，分布孔(4)的孔径不等，支管(3)截面积沿支管中心向两侧逐渐递减。本发明在于这种液体分布管比普通的分布管液体分布更为均匀，分布管导液管内液流流量相同，可以避免液体的倾斜喷射，实现均匀多点分布，基本消除了导液管内液体的流量不匀及液体的偏流问题。

Description

变截面变孔径液体分布管

技术领域

本发明涉及液体进料分布管。它属于化工、石油化工、化肥、制药等领域填料塔或板式塔设备中所使用的液体分布管，特别是涉及一种变截面变孔径液体分布管。

背景技术

在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药和环保等部门，塔器均属于量大面广的重要单元设备，其投资占投资总额的20％左右，有的甚至高达50％。塔器广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。因此塔器的研究一直是国内外学者普遍关注的重要议题。

近年来，随着塔器技术的不断发展，塔内件技术也不断得到发展和改进，各种新型的塔内件结构层出不穷，尤其是液体分布装置的不断改进更加促进了塔器操作性能的优化，液体分布管就是其中一个典型的实例，它的出现大大改善了进塔液体的初始分布，使塔的传质性能更为优良。

塔器设备中现有的液体分布管主管与支管的连接形式包括单支管、双支管、多支管等类型，其支管开孔为等直径孔，实际应用中很难实现均匀分布。流体首先通过主管流到与之相连接的连通管，然后进入带分布孔的支管中，从各个分布孔流出，其流体流动是一个复杂的流体力学现象，属于多孔管分支流系统内的变质量流动，液流随着管内摩擦阻力和动量变化规律不同，简单的等直径分布孔无法实现液体的均匀分布。因而，研究液体分布管的结构对液体均匀分布具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种变截面、变孔径液体分布管，其特点在于，它可以通过支管变截面积、分布孔变孔径实现液体的均匀分布。

本发明的目的通过以下措施达到：

本发明的一种变截面变孔径液体分布管，包括主管1、连通管2、支管3；其中主管1与连通管2通过法兰7相连接，支管3与连通管2通过法兰相连接；支管3下底面开分布孔4，分布孔4的孔径不等，支管3截面积沿支管中心向两侧逐渐递减。分布孔4的孔径沿着支管由进口到末端逐渐减小。具体孔径大小采用通用计算流体力学软件，以各孔流量相同为目标，进行计算得到。

本发明的变截面变孔径液体分布管，对应每一个分布孔下方设置导液管6，导液管6通过焊接方式连接在支管3上，其作用是防止液体从分布孔流出时发生倾斜；如果不加导液管，则在各分布孔之间加设缓冲板5，缓冲板5焊接在支管3的底板上，其作用主要是防止液体通过分布孔时由于液流具有的惯性和动能，形成向分布孔左右两侧斜下方倾斜的液流。

本发明的有益效果在于这种液体分布管比普通的分布管液体分布更为均匀，分布管导液管内液流流量相同，可以避免液体的倾斜喷射，实现均匀多点分布，基本消除了导液管内液体的流量不匀及液体的偏流问题。其分布效果与等孔径分布管分布效果比较图见图6和图7。

附图说明

图1为变截面变孔径液体分布管正视图。

图2为变截面变孔径液体分布管俯视图。

图3为支管3分布孔示意图。

图4为导液管示意图。

图5为缓冲板示意图。

图6等截面等孔径的各分布孔流量示意图。

图7变截面变孔径的各分布孔流量示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

如图1和图2所示，变截面变孔径液体分布管的主管1通过法兰7与连通管2相连接，连通管2通过法兰与支管3相连接，支管3可为单支管、双支管、复杂多支管等类型，本实施例为双支管类型；支管3可为圆形、方形、菱形结构，本实施例为方形结构，其截面积沿支管中心向两侧逐渐递减，支管示意图如图3所示。所示支管3底板上开设分布孔4，分布孔4可以为方孔、圆孔、椭圆孔、多边形孔、花形孔等，本实施例为椭圆孔，分布孔4的尺寸大小根据通用计算流体力学软件(如FLUENT、Ansys、Star-CD等商用软件)以流量均匀为目标计算得到。以图6和图7为例，图6为等截面等孔径的各分布孔流量示意图，图7为变截面变孔径的各分布孔流量示意图。图6右侧纵坐标表示孔径大小，左侧纵坐标表示各分布孔流量，横坐标为支管上分布管的排列。由图6可见，支管上分布孔孔径相同时各孔流量分布效果很差；如图7所示，通过截面和孔径的变化，各分布孔的流量基本一致，达到液体均匀分布的效果。本实施例采用通用计算流体力学软件FLUENT计算得到1/4支管上共开37个孔，距支管末端1/10范围内孔径相近，之后孔径逐渐增大，至距支管末端1/5处孔径达最大，并且至距支管末端1/4范围内孔径相近，之后孔径逐级减小，至距支管末端2/5处孔径降至最小并保持稳定至液体入口端。对应每一个分布孔4下面设置导液管6，导液管6焊接在支管3上，其目的是保证液体从分布孔流下时不发生偏流，导液管6结构如图4所示，导液管6形状由分布孔4的形状确定，可以为方形、圆形、椭圆形、多边形和花形等，本实施例为椭圆形。

实施例2：

与实施例1不同的是如果分布孔4下面不加设导液管6，可以在液流进入分布孔4之前距分布孔5-10cm处加设一块缓冲板5，缓冲板直接焊接在支管3的底板上，其目的是降低液流的动压能，使液流流下时不发生偏流，如图5所示。

本发明提出的变截面变孔径液体分布管，已经通过较佳的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (3)

1.一种变截面变孔径液体分布管，包括主管(1)、连通管(2)、支管(3)、分布孔(4)；其中主管(1)与连通管(2)通过法兰(7)相连接，支管(3)与连通管(2)通过法兰相连接；其特征是支管(3)下底面开分布孔(4)，分布孔(4)的孔径不等，支管(3)截面积沿支管中心向两侧逐渐递减。

2.如权利要求1所述的变截面变孔径液体分布管，其特征是对应每一个分布孔下方设置导液管(6)，导液管(6)通过焊接方式连接在支管(3)上。

3.如权利要求1所述的变截面变孔径液体分布管，其特征是各分布孔之间设置有缓冲板(5)，缓冲板(5)焊接在支管(3)的底板上。

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