CN102078773B

CN102078773B - 水力混合器

Info

Publication number: CN102078773B
Application number: CN 201110002645
Authority: CN
Inventors: 赵宗升; 年跃刚; 焦玲玲; 贾维婧; 许白羽; 章双霜; 殷勤; 闫海红
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102078773A

Abstract

本发明公开了一种水力混合器，包括进水口、出水口和位于所述进水口与所述出水口之间的反应器本体；所述反应器本体包括一个宽度均等的螺旋形流槽，所述流槽的横截面为矩形，流槽壁面按阿基米德螺线展开；第一相液体和第二相液体在所述反应器本体内依靠水流速度梯度和二次流产生的Dean涡进行混合。本发明利用自身的水流推进作用进行充分混合，并在弯曲管道内产生二次流，形成Dean涡，使得其具有抗堵塞自冲洗的功能。

Description

水力混合器

技术领域

本发明涉及液液流体混合器，尤其涉及一种抗堵塞、有自冲洗功能的水力混合器。

背景技术

目前，有多种形式的液夜流体混合器，例如，喷射式的流体混合器和无堵塞静态混合器。但上述各种水力混合器都有一定的不足。

喷射式的流体混合器由容器及其内部的喷射管与上面的进液口构成，在喷射管上有至少一根引流管，在引流管上有调节阀，引流管与喷射管斜交，并且，引流管的出口指向喷射管的喷射方向。但基于该结构混合得到的液滴并未和另一相流体混合均匀，如果进行化学反应，反应器各个部分的反应程度不同，因此得不到均匀的产物，不能充分混合。而无堵塞静态混合器所采用的技术方案是在圆管的内部安装若干个渐开线形状的扰流物体，使杂物无法留在扰流物体上，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水力混合器，基于本发明，可以实现液夜充分混合，并具有抗堵塞自冲洗的功能。

本发明一种水力混合器，包括：进水口、出水口和位于所述进水口与所述出水口之间的反应器本体；所述反应器本体为螺旋形流槽，所述螺旋形流槽相邻槽之间的距离相等，所述流槽的横截面为矩形，流槽壁面按阿基米德螺线展开；第一相液体和第二相液体在所述反应器本体内依靠水流速度梯度和二次流产生的Dean涡进行混合。

上述水力混合器，优选所述相邻槽之间的距离为ρ，依据如下公式确定：ρ＝at+ρ₀；其中，a为阿基米德螺旋线系数，表示每旋转1度时极径的增加或减少量；单位为mm/rad；t为极角，表示阿基米德螺旋线转过的总度数，单位是rad，ρ₀为当θ＝0°时的极径，单位为mm。

上述水力混合器，优选所述反应器本体的流槽壁为钢板绕制而成。

上述水力混合器，优选所述反应器本体的流槽壁为混凝土筑成。

本发明由于流槽宽度保持不变，使得出液均匀，利用自身的水流推进作用进行充分混合，并在弯曲管道内产生二次流，形成Dean涡，使得其具有抗堵塞自冲洗的功能。

附图说明

图1为本发明水力混合器实施例的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，图1为本发明水力混合器实施例的俯视图。该实施例中，水力混合器包括进水口1、出水口2、位于所述进水口与出水口之间的反应器本体，反应器本体为螺旋形流槽3，螺旋形流槽3相邻槽之间的距离相等，即流槽的宽度沿进水口至出水口向保持距离一致。流槽3的横截面为矩形，流槽3的壁面4按阿基米德螺线展开，由钢板等板材绕制而成或用混凝土筑成。在工作状态下，第一相液体和第二相液体在反应器本体内依靠水流速度梯度和二次流产生的Dean涡进行混合。

其中，相邻槽之间的距离ρ(流槽的宽度)可以由下阿基米德螺旋线标准极坐标方程得出：

ρ＝at+ρ₀ (1)

式中：a为阿基米德螺旋线系数，单位是mm/rad，表示每旋转1弧度时极径的增加(或减少)量；t为极角，单位是rad，表示阿基米德螺旋线转过的总度数；ρ₀为当θ＝0°时的极径，单位是mm。阿基米德螺线的螺线螺旋线系数为常数，槽距等于2πa，为常数。

下面结合一个实例，对本发明实施例的设计进行详细说明。

例如，两种液体进行混合的流量Q为40000m³/d，设计的水流速度v为0.6m/s，混合器的有效水深h为1.5m。

则首先确定流槽宽度(相邻槽之间的距离)ρ，由下列公式(2)：

ρ×h×v＝Q (2)

得到：

ρ = \frac{Q}{h \times v} = \frac{40000}{1.5 \times 0.6 \times 3600 \times 24} = 0.514 m;

由以下公式：

ρ+Δρ＝2πa； (3)

式中：Δρ为钢板的厚度，取0.003m。

即可得到阿基米德螺旋线系数为

a = \frac{ρ + Δρ}{2 π} = \frac{0.514 + 0.003}{2 \times 3.14} = 0.0823 m / rad;

设定液体混合的总时间为20s，则所需要的槽壁总的长度为：

L＝v×t＝0.6×20＝12m；

取θ＝0°时，ρ₀＝0.5m。

这时

根据弧长公式：

得ρ₀＝0.5m时的弧长：

；

从而由

L + L_{0} = \frac{1}{2} a (φ_{1} \sqrt{{φ_{1}}^{2} + 1 + arcsh φ_{1}}) = 12 + 1.642 = 13.642 m

解得

即所求得从ρ₀＝0.5m时计算的角度：

本例子取绕两圈即可。

依据计算结果，设计水力混合器如图1所示，由图可以明显看出，本例子阿基米德螺线的起始角为0°，终止角为360°。

综上所述，本发明水力混合器中，由于流槽宽度保持不变，使得出液均匀，同时流体在管道内依靠自身推进流动，充分混合，形成涡流，产生Dean涡，可以自冲洗，达到抗堵塞的目的。

以上对本发明所提供的一种水力混合器进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种水力混合器，包括：进水口、出水口和位于所述进水口与所述出水口之间的反应器本体；其特征在于，

所述反应器本体为螺旋形流槽，所述螺旋形流槽相邻槽之间的距离相等，所述流槽的横截面为矩形，流槽壁面按阿基米德螺线展开；第一相液体和第二相液体在所述反应器本体内依靠水流速度梯度和二次流产生的Dean涡进行混合；

其中，

所述相邻槽之间的距离为ρ，依据如下公式确定：

ρ=at+ρ₀；其中，

a为阿基米德螺旋线系数，表示每旋转1度时极径的增加或减少量；单位为mm/rad；

t为极角，表示阿基米德螺旋线转过的总度数，单位是rad，

ρ₀为当θ=0°时的极径，单位为mm。

2.根据权利要求1所述的水力混合器，其特征在于，所述反应器本体的流槽壁为钢板绕制而成。

3.根据权利要求1所述的水力混合器，其特征在于，所述反应器本体的流槽壁为混凝土筑成。