CN103846026A - 一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器 - Google Patents
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Abstract
一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，包括主流文丘里管流入管道、主流文丘里管渐缩段、主流文丘里管喉部、主流文丘里管扩散段和主流文丘里管流出管道，主流文丘里管喉部侧面开有引入流体流入的开孔，还包括安装在主流文丘里管喉部中开孔下游的多个缩孔和配套的缩孔调节装置，缩孔由两块半圆环芯板组成，芯板可根据需要设计为不同厚度，每个芯板上开有多个通孔；通过调节杆使同一缩孔中的两块芯板在喉部中内外往复运动，从而改变缩孔处混合液体的通流区域；三个缩孔的形状尺寸完全相同，但安装时，第二个缩孔与第一个缩孔安装角度错开30°；本发明能有效加强文丘里混合器内混合流体的扰动，有效提高文丘里混合器的混合效率，避免混合不均的现象出现。
Description
技术领域
本发明涉及一种文丘里混合器，具体涉及一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器。
背景技术
文丘里混合器作为一种重要的气液或液液混合装置，在工程实际中有着广泛的应用。常见的文丘里混合器为一个喉部开孔的经典文丘里管，主流流体由经典文丘里管内流过，引入流体经文丘里管喉部开孔流入，利用压力差将引入流体引入并与主流流体进行紊流掺混。
该文丘里结构中，由于喉部区域是文丘里混合器截面积最小的区域，因此，当混合液体流经喉部时，混合液体的平均速度在此处最大，但是由于边界层的存在，导致壁面附近流体运动缓慢，混合流体扰动强度小，从而容易造成两种液体混合不均匀和混合效率低等问题。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，能够在文丘里混合器喉部内流体的边缘和中心增强流体扰动，有效避免混合不均匀的现象出现，提高文丘里混合器的混合效率，使文丘里混合器适用于更广范围的引入流体与主流流体的流量配比。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，包括主流流体流过的主流文丘里管，所述主流文丘里管包括依次相连通的主流文丘里管流入管道1、主流文丘里管渐缩段2、主流文丘里管喉部3、主流文丘里管扩散段5和主流文丘里管流出管道6，在所述主流文丘里管喉部3侧面开有引入流体流入的开孔4，还包括嵌入主流文丘里管喉部3内、开孔4下游的三个缩孔7和用于调节缩孔7大小的缩孔调节装置11，所述缩孔7与主流流体来流方向垂直布置，每个缩孔7由两块芯板10组成；所述缩孔调节装置11包括焊接在主流文丘里管喉部3外表面的调节装置外壳12，调节装置外壳12内设置有调节杆13，所述调节杆13的直径和所述芯板10的厚度相同，一端焊接在芯板10上，调节杆13的中轴线和文丘里混合器的轴线相交并且两轴线垂直，用于推拉芯板10，另一端穿出调节装置外壳12上预留的圆孔并和调节装置外壳12紧配合，在调节杆13穿出调节装置外壳12处套有密封圈14。
所述缩孔7的轴线与主流文丘里管的轴线重合。
所述芯板10为半圆环结构，两块芯板10组成一个缩孔7，当两块芯板10接触时，两块芯板10即组成一个圆环，每块芯板10上开有多个通孔9。
所述芯板10内径为1/2D，D为主流文丘里管喉部3的内径，外径与主流文丘里管喉部3的外径相同。
所述通孔9在圆环上均匀分布，其直径为1/8D，通孔9的圆心与文丘里混合器轴线间的距离为5/6D。
所述缩孔7的数量为三个，其形状尺寸完全相同，但安装时，第二个缩孔与第一个缩孔安装角度错开30°，从而使第一个缩孔和第二个缩孔上通孔9的位置相互错开，第三个缩孔的安装角度与第一个缩孔的安装角度相同，以增强流过通孔9的流体与其它流体的扰流作用。
所述缩孔调节装置11能够在线调节缩孔中两块芯板10的位置。
所述芯板10的厚度和相邻两个缩孔7的间距可调。
所述的开孔4位于主流文丘里管喉部3的1/4L处，第一个缩孔位于开孔4下游1/5L处，两个相邻缩孔7之间的间距为1/5L，所述L为文丘里混合器喉部的长度。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，加入缩孔7之后能改变原有文丘里管结构中喉部的流场及流通区域8，破坏原有边界层，改善壁面附近流体的流动，极大地增强喉部区域流体的湍动强度，从而加强文丘里混合器内混合流体的扰动，有效提高文丘里混合器的混合效率，避免混合不均的现象出现。
2、嵌入在文丘里管喉部3内的三个缩孔7可以使文丘里管内流动的流体流经缩孔7后在流道内产生明显的弥散流动效应，其弥散流动效应使管内流体更容易转变为湍流流动，因此增强了主流文丘里管喉部3，尤其是流动外缘的两种液体的混合效果。混合液体流经缩孔7时，由于流通面积变小，混合流体流速增大，并且流体在流经缩孔7时为波浪起伏运动，湍动强度增强，增强了混合流体的扰动，提高了混合效率。
3、每个缩孔7的两块芯板10上开有多个通孔9，缩孔7处的流通区域8和每个通孔9都可以近似视为一种特殊的小文丘里管，即渐缩段和渐扩段无穷短的文丘里管。本发明多次重复利用文丘里管原理，每个小文丘里管都具有增加流体流速、增强混合液体的湍动强度和增加流体扰动的效果，极大地增强了本发明一种喉部含有缩孔的文丘里混合器的混合效果。
4、缩孔调节装置11可以在线调节缩7孔处的流通区域8的大小，通过观察文丘里混合器所配制的混合液体的乳化效果，通过推拉调节杆13，使芯板10在喉部中内外往复运动，以调整芯板10的位置，选择适合的流通区域8。
5、在设计时，芯板10的厚度和相邻两个缩孔7之间的间距可以根据混合液体的流量配比进行调节。芯板10可设计为不同的厚度，流通区域8和通孔9所形成的小文丘里管的喉部长度可调，使调节手段更加丰富，增强本发明文丘里管的混合效果，并且使本发明适用于更广范围的引入流体与主流流体的流量配比。
附图说明
图1为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器的剖视图。
图2为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器的左视图。
图3为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中图1的A-A向剖视图。
图4为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中图1的B-B向剖视图。
图5为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器图3中Ⅰ处局部放大图。
图6为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中第一个缩孔的结构及安装角度图。
图7为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中第二个缩孔的结构及安装角度图。
图8为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中芯板的结构图。
图9为本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器中芯板位置移动前后缩孔处流通区域示意图，其中图9a为两块芯板接触时缩孔处流通区域示意图，图9b为芯板位置移动至某一位置处缩孔处流通区域示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，包括主流流体流过的主流文丘里管，所述主流文丘里管包括依次相连通的主流文丘里管流入管道1、主流文丘里管渐缩段2、主流文丘里管喉部3、主流文丘里管扩散段5和主流文丘里管流出管道6，在所述主流文丘里管喉部3侧面开有引入流体流入的开孔4，还包括嵌入主流文丘里管喉部3内、开孔4下游的多个缩孔7和用于调节缩孔7大小的缩孔调节装置11，所述缩孔7与主流流体来流方向垂直布置，每个缩孔7由两块芯板10组成。所述缩孔调节装置11能够在线调节缩孔中两块芯板11的位置。所述芯板11的厚度和相邻两个缩孔7的间距设计时可以改变。本实施例缩孔7的数量为三个。
作为本发明的优选实施方式，所述缩孔7的轴线与主流文丘里管的轴线重合。
作为本发明的优选实施方式，所述的开孔4位于主流文丘里管喉部3的1/4L处，第一个缩孔位于开孔4下游1/5L处，两个相邻缩孔7之间的间距为1/5L，所述L为文丘里混合器喉部的长度。
如图2和图6所示，所述芯板10为半圆环结构，两块芯板10组成一个缩孔7，当两块芯板10接触时，两块芯板10即组成一个圆环，中间孔为流通区域8，每块芯板10上开有多个通孔9。本实施例通孔9的数量为3个。
作为本发明的优选实施方式，所述芯板10内径为1/2D，D为主流文丘里管喉部3的内径，外径与主流文丘里管喉部3的外径相同。
作为本发明的优选实施方式，所述通孔9在圆环上均匀分布，其直径为1/8D，通孔9的圆心与文丘里混合器轴线间的距离为5/6D。
如图3、图4和图5所示，所述缩孔调节装置11包括焊接在主流文丘里管喉部3外表面的调节装置外壳12，调节装置外壳12内设置有调节杆13，所述调节杆13的直径和所述芯板10的厚度相同，一端焊接在芯板10上，调节杆13的中轴线和文丘里混合器的轴线相交并且两轴线垂直，用于推拉芯板10，另一端穿出调节装置外壳12上预留的圆孔并与调节装置外壳12紧配合，同时在穿出端上焊接一T型把手，方便操作人员推拉调节杆；在调节杆13穿出调节装置外壳12处套有密封圈14。保证调节杆13与调节装置外壳12的连接处不泄露。通过推拉缩孔调节装置11中调节杆12来调整两块芯板10的相对位置，使两块芯板10以文丘里混合器轴线作对称中心，在主流文丘里管喉部3中心内外往复运动，从而改变缩孔处的液体的通流区域8，以强化流体的混合效应。
如图6和图7所示，所述缩孔7的数量为三个，其形状尺寸完全相同，但安装时，第二个缩孔与第一个缩孔安装角度错开30°，从而使第一个缩孔和第二个缩孔上通孔9的位置相互错开，第三个缩孔的安装角度与第一个缩孔的安装角度相同，以增强流过通孔9的流体与其它流体的扰流作用。
如图8所示，为芯板10的结构示意图，为半圆环结构。
如图9所示，为芯板10位置移动前后缩孔处流通区域8的示意图，通过缩孔调节装置11的调节杆12推拉芯板10来调节流通区域8的面积。
本发明一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器能加强文丘里混合器内混合流体的扰动，有效提高文丘里混合器的混合效率，避免混合不均的现象出现；套装在主流文丘里管喉部3内壁面的缩孔7可以使文丘里管内流动的流体流经缩孔7后在流道内产生明显的弥散流动效应，其弥散流动效应使管内流体更容易转变为湍流流动，因此增强了主流文丘里管喉部3，尤其是流动外缘的两种液体的混合效果，又一次利用了文丘里的原理。每个缩孔7的两块芯板10上共开有六个通孔9，缩孔7处的流通区域8和每个通孔9还可以近似看做小文丘里管，即渐缩段和渐扩段无穷短的文丘里管，相当于混合液体流经二十一个大小不等的文丘里管，流体在文丘里管喉部为波浪运动，湍动强烈，本发明多次重复利用文丘里管原理，每个小文丘里管都具有增加流体流速、增强混合液体的湍动强度和增加流体扰动的效果，强化两种液体的混合。本发明提高了文丘里混合器的混合效果，扩大了文丘里混合器的使用范围。混合液体流经缩孔7时，由于流通面积变小，混合流体流速增大，湍动强度增强，增强了混合流体的扰动，提高了混合效率。
在一个缩孔7上开有六个通孔9的原因是：若在芯板10上没有通孔9，喉部3边缘部位液体会因缩孔7的阻挡，可能会产生回流，致使缩孔7前的喉部边缘部位混合液体的流速很小，影响液体的混合效果，而降低文丘里混合器的混合效率。本实施例在主流文丘里管喉部3中添加三个缩孔7，三个缩孔7的形状尺寸完全相同，为进一步增强扰动、混合效果，在安装时，第二个缩孔与第一个缩孔安装角度错开30°，从而使第一、二缩孔上通孔9的位置相互错开；第三个缩孔安装角度与第一个缩孔相同，以增强流过通孔9的流体与其它流体的扰流作用；从前一个缩孔的通孔9流出的混合液体，流经下一个缩孔时，不直接从下一块芯板的通孔9流过，而是直接流向芯板10，这股混合液体先经过芯板10的阻挡，再变换方向，自缩孔7的通孔9流过，这样就进一步增加了混合液体的湍动强度，进一步增强了混合液体的混合效果。
每个缩孔7都连接一个缩孔调节装置11，芯板10与缩孔调节装置11中的调节杆13焊接在一起，在进行缩孔调节时，最好同一缩孔所连接的两根调节杆13同时推拉，并且两调节杆13移动距离相同。通过推拉调节杆13调整两块芯板10的位置，使两块芯板10以文丘里混合器轴线为对称中心，在主流文丘里管喉部3中内外往复运动，从而改变缩孔处液体的通流区域8。当两块芯板10接触时，两块芯板10组成了一个圆环，此圆环上开有六个通孔9，通孔9在圆环上均匀分布，此时缩孔7处的通流区域8为圆形；当缩孔调节装置11调整芯板10的位置，使两块芯板10远离喉部中心往外推拉时，通孔9的位置发生变化，并且此时缩孔处的流通区域8不再为圆形，变为不规则图形，流通区域不断变化利于强化局部区域的扰流效果。
缩孔调节装置11可以在线调节缩孔7中的两块芯板10的位置，通过观察文丘里混合器所配制的混合液体的乳化效果，同时推拉同一缩孔7所连接的调节杆13的位置，来调整同一缩孔7中两块芯板10在主流文丘里管喉部3中的相对位置，选择适合的缩孔7大小。在芯板10移动过程中，流通区域8和通孔9的位置在不断变化，会加强局部区域的扰流强度，增强混合效果。
本发明中，在设计时，芯板10的厚度和相邻两个缩孔7的间距可以根据混合液体的流量配比进行调节。芯板10的厚度可以调节，即小文丘里管的喉部长度可调，使调节手段更加丰富，增强本发明文丘里管的混合效果，以适应更广范围的引入流体与主流流体的流量配比以及更多种类液体间的混合，提高本发明喉部含有缩孔的文丘里混合器的混合效果和适用范围。
Claims (9)
1.一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，包括主流流体流过的主流文丘里管，所述主流文丘里管包括依次相连通的主流文丘里管流入管道（1）、主流文丘里管渐缩段（2）、主流文丘里管喉部（3）、主流文丘里管扩散段（5）和主流文丘里管流出管道（6），在所述主流文丘里管喉部（3）侧面开有引入流体流入的开孔（4），其特征在于：还包括嵌入主流文丘里管喉部（3）内、开孔（4）下游的多个缩孔（7）和用于调节缩孔（7）大小的缩孔调节装置（11），所述缩孔（7）与主流流体来流方向垂直布置，每个缩孔（7）由两块芯板（10）组成；
所述缩孔调节装置（11）包括焊接在主流文丘里管喉部（3）外表面的调节装置外壳（12），调节装置外壳（12）内设置有调节杆（13），所述调节杆（13）的直径和所述芯板（10）的厚度相同，一端焊接在芯板（10）上，调节杆（13）的中轴线和文丘里混合器的轴线相交并且两轴线垂直，用于推拉芯板（10），另一端穿出调节装置外壳（12）上预留的圆孔并和调节装置外壳（12）紧配合，在调节杆（13）穿出调节装置外壳（12）处套有密封圈（14）。
2.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述缩孔（7）的轴线与主流文丘里管的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述芯板（10）为半圆环结构，两块芯板（10）组成一个缩孔（7），当两块芯板（10）接触时，两块芯板（10）即组成一个圆环，每块芯板（10）上开有多个通孔（9）。
4.根据权利要求3所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述芯板（10）内径为1/2D，D为主流文丘里管喉部（3）的内径，外径与主流文丘里管喉部（3）的外径相同。
5.根据权利要求3所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述通孔（9）在圆环上均匀分布，其直径为1/8D，通孔（9）的圆心与文丘里混合器轴线间的距离为5/6D。
6.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述缩孔（7）的数量为三个，其形状尺寸完全相同，但安装时，第二个缩孔与第一个缩孔安装角度错开30°，从而使第一个缩孔和第二个缩孔上通孔（9）的位置相互错开，第三个缩孔的安装角度与第一个缩孔的安装角度相同。
7.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述缩孔调节装置（11）能够在线调节缩孔中两块芯板（10）的位置。
8.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述芯板（10）的厚度和相邻两个缩孔（7）的间距在设计时可调。
9.根据权利要求1所述的一种喉部含有可调缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述的开孔（4）位于主流文丘里管喉部（3）的1/4L处，第一个缩孔位于开孔（4）下游1/5L处，两个相邻缩孔（7）之间的间距为1/5L，所述L为文丘里混合器喉部的长度。
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