CN103846027B - 一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，包括流入管道、渐缩段、喉部、扩散段、流出管道和引入管，还包括安装在扩散段内的多组缩孔，每组缩孔包含一个固定缩孔和一个可调缩孔，可调缩孔由两块芯板组成；固定缩孔通过多根支撑架焊接在扩散段内壁上，可调缩孔嵌入在扩散段内；固定缩孔和可调缩孔交替布置，缩孔调节装置可在线调节可调缩孔中两块芯板的相对位置，能有效加强文丘里混合器扩散段内混合流体的扰动，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，具体涉及一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器。
背景技术
文丘里混合器是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文丘里管，主流流体由文丘里管内流过，引入流体经喉部的开孔流入，利用压力差将引入流体引入并与主流流体进行掺混。现有的文丘里混合器是利用在文丘里管的喉部开孔引入流体，使两种流体由于压力变化从而产生一定的冲击破碎效应，并利用两种高速流体形成的紊流达到混合的目的。在常规文丘里混合器结构中，由于混合流体扰动强度小，以及混合流体粘度过高等因素，容易造成混合不均匀和混合效率低等问题。
对于普通的文丘里混合器，混合液体在流经扩散段时，文丘里混合器轴线附近的液体速度最大，湍动剧烈，混合效果良好；然而，扩散段壁面附近的液体由于边界层的存在，液体的速度非常小，两种液体混合效果很差，这种结构有待改进。
在文丘里管喉部添加扰流部件，这样虽然能够在一定程度上提高文丘里混合器的混合效果，但是这种在文丘里混合器喉部添加扰流部件的结构存在以下问题：
（1）文丘里管喉部截面积非常小，在此处添加扰流部件会增大喉部处阻力，造成不必要的能量损失。
（2）在喉部添加扰流部件，由于喉部截面积较小，造成安装加工非常困难，增大生产难度。
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扩散段含有缩孔的文丘里混合器，能够增强文丘里管扩散段流体的流速与扰动，增强混合效果，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，同时能够避免在喉部添加扰流部件带来的诸多弊端。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种扩散段含有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流入管道1、渐缩段2、喉部3、扩散段5、流出管道6，在所述喉部3侧面开有引入流体流入的引入管4，还包括在扩散段5内设置的多组缩孔，每组缩孔包含一个固定缩孔7和一个可调缩孔8，所述固定缩孔7和可调缩孔8的径向均与主流流体来流方向垂直，所述固定缩孔7为圆形芯板15通过多根支撑架9焊接在扩散段5内壁上形成，所述可调缩孔8由两块芯板10组成，通过缩孔调节装置11调节可调缩孔8的流通区域面积；
所述缩孔调节装置11包括焊接在扩散段5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，在调节杆13穿出调节装置外壳12处套有密封圈14。
所述圆形芯板15和可调缩孔8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以文丘里混合器轴线为中心对称布置，两块芯板10组成一个可调缩孔8，当两块芯板10接触时，可调缩孔8处的流通区域为圆形，当两块芯板10分离时，可调缩孔8处的流通区域为不规则图形。
所述圆形芯板15直径为2/3D，D为固定缩孔7处扩散段5纵向圆形剖面的内径。
所述芯板10的内径为1/2d，d为可调缩孔处8处扩散段5纵向圆形剖面的内径，外径与可调缩孔8处扩散段5圆形剖面的外径相同。
所述扩散段5从上游到下游的第一组缩孔中的固定缩孔7安装在喉部3下游1/10L处，L为文丘里混合器扩散段的长度，相邻两组缩孔之间的间距为1/10L；每组缩孔中，固定缩孔7位于可调缩孔8上游，其r间距为1/10L。
所述缩孔调节装置11能够在线调节可调缩孔8中两块芯板10的相对位置。
所述圆形芯板15、芯板10和调节装置外壳12均选用厚度为4mm的不锈钢板，支撑架9选用直径为4mm的不锈钢柱，调节杆13选用直径为4mm的不锈钢杆。
所述扩散段5的扩散角为7.7°。
和现有技术相比，本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器能加强文丘里混合器扩散段内混合流体的扰动，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。本发明具有以下优点：
（1）焊接在主流文丘里管扩散段5内表面的固定缩孔7和嵌入在扩散段5内的可调缩孔8使文丘里管内流动的流体流经缩孔后，在流道内产生明显的弥散流动效应，其弥散流动效应使文丘里混合器内流体湍动更加剧烈。混合液体流经缩孔时，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。
（2）扩散段5内固定缩孔7和可调缩孔8交替布置，促使扩散段5内的混合液体波浪前进，流动方向和速度不断变化，湍动强度大，有助于液体的混合。
（3）加入固定缩孔7和可调缩孔8使得扩散段5内流体流动的截面积在不断变化，流体在扩散段5流动时，渐缩流动和渐扩流动交替出现，极大地增强了混合流体的紊流程度，增强两种流体的混合效果。
（4）缩孔调节装置11可在线调节可调缩孔8中两块芯板10的相对位置，通过所得混合液体的乳化效果，调整芯板10在扩散段5中做内外往复运动，确定最优的芯板10位置。
（5）在扩散段5内添加扰流部件，不仅能避免由于喉部3截面积太小而引起的阻力增大问题，而且能使扰流部件更加方便的加工安装；同时，又能改变扩散段5的流场，避免扩散段5壁面附近的流体流动缓慢的弊端，使扩散段5内液体的流速趋于一致，能有效提高两种液体的混合效果。
附图说明
图1为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器的剖视图。
图2为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器中图1的A-A向剖视图即固定缩孔示意图。
图3为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器中图1的B-B向剖视图。
图4为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器中图1的C-C向剖视图即可调缩孔示意图。
图5为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器中图3中Ⅰ处的局部放大图。
图6为本发明一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器中芯板移动前后可调缩孔处通流区域变化示意图。
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和图2所示，本发明一种扩散段含有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流入管道1、渐缩段2、喉部3、扩散段5、流出管道6，在所述喉部3侧面开有引入流体流入的引入管4，还包括在扩散段5内设置的多组缩孔，每组缩孔包含一个固定缩孔7和一个可调缩孔8，所述固定缩孔7和可调缩孔8的径向均与主流流体来流方向垂直，所述固定缩孔7为圆形芯板15通过多根支撑架9焊接在扩散段5内壁上形成，本实施例采用四根均匀分布的支撑架9焊接在扩散段5内壁上；所述可调缩孔8由两块芯板10组成，通过缩孔调节装置11调节可调缩孔8的流通区域面积；所述缩孔调节装置11能够在线调节可调缩孔8中两块芯板10的相对位置。本实施例缩孔的数量为三组。
作为本发明的优选实施方式，所述圆形芯板15和可调缩孔8的轴线与主流文丘里管的轴线重合。
如图3、图4和图5所示，所述缩孔调节装置11包括调节装置外壳12、调节杆13和密封圈14；调节装置外壳12焊接在扩散段5外表面,，调节装置外壳12上预留一圆孔，圆孔位于调节装置外壳12外侧平面的中心处；调节装置外壳12内设置有调节杆13，所述调节杆13的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紧密配合，另一端焊接在芯板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；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。
如图6所示，表示两块芯板10相对位置变化时可调缩孔8处的液体流通区域示意图，图6中直径较大的圆为可调缩孔8处扩散段5的内表面，阴影部分为两块芯板10在扩散段5中的相对位置，空白部分为可调缩孔8处的混合液体流通区域。当可调缩孔8的两块芯板10接触时，可调缩孔8为圆环结构，此处的流通区域为圆形，并且流通面积最小；当缩孔可调装置11调节两块芯板10的相对位置使两块芯板10分离时，可调缩孔8处的流通区域不再是简单的圆形，而是变为不规则图形。
作为本发明的优选实施方式，所述圆形芯板15直径为2/3D，D为固定缩孔处主流文丘里管扩散段5纵向圆形剖面的内径。
作为本发明的优选实施方式，所述芯板10的内径为1/2d，d为可调缩孔8处扩散段5纵向圆形剖面的内径，外径与可调缩孔8处扩散段5圆形剖面的外径相同。
作为本发明的优选实施方式，所述扩散段5从上游到下游的第一组缩孔中的固定缩孔7安装在喉部3下游1/10L处，L为文丘里混合器扩散段的长度，相邻两组缩孔之间的间距为1/10L，每组缩孔中，固定缩孔7位于可调缩孔8上游，其间距为1/10L。
作为本发明的优选实施方式，所述圆形芯板15、芯板10和调节装置外壳12均选用厚度为4mm的不锈钢板，支撑架9选用直径为4mm的不锈钢柱，调节杆13选用直径为4mm的不锈钢杆。
作为本发明的优选实施方式，所述扩散段5的扩散角为7.7°。
本发明一种扩散段含有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；焊接在扩散段5内表面的固定缩孔7和嵌入在扩散段5内的可调缩孔8，使文丘里管内流动的流体流经固定缩孔7和可调缩孔8后在流道内呈波浪流动，产生明显的弥散流动效应，其弥散流动效应使文丘里混合器内流体湍动更加剧烈；同时，又能改变扩散段5的流场，避免了扩散段5壁面附近的流体流动缓慢使流体混合不均的弊端，使扩散段5内液体的扰动更加剧烈，增强了扩散段5内两种液体的混合效果。混合液体流经缩孔时，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。
加入固定缩孔7和可调缩孔8，使得扩散段5内流体的流通区域在不断变化，流体在扩散段5流动时，渐缩流动和渐扩流动交替出现，极大地增强了混合流体的紊流程度，增强两种流体的混合效果。
扩散段5内固定缩孔7和可调缩孔8交替布置，当混合液体流经主流文丘里管扩散段5时，交替流过固定缩孔7和可调缩孔8，混合液体在主流文丘里管扩散段5内波浪流动，混合液体流速和流动方向时刻发生变化，这种结构有效地增大主流文丘里管扩散段5内混合液体的湍动强度和流速，提高液体的混合效率，避免混合不均匀的现象出现，能显著提高文丘里混合器的混合效率。
如图3、图4和图5所示，每个可调缩孔8都连接一个配套的缩孔调节装置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，优选的，保证同一缩孔所连接的两根调节杆13同时移动，并且两调节杆13移动距离相同。通过推拉调节杆13来移动芯板10，以调整两块芯板10的相对位置，使两块芯板10以文丘里混合器轴线为对称中心，在扩散段5中内外往复运动，从而改变缩孔处的液体的通流区域。两块芯板10以文丘里混合器轴线为中心对称布置，当两块芯板10接触时，两块芯板10即形成一个圆环，此时流通区域是圆形，并且面积最小。
缩孔调节装置11可以在线调节可调缩孔8中的两块芯板10的相对位置，改变可调缩孔8处的流通区域面积，使调节手段更加丰富，混合效果更佳。通过观察文丘里混合器所配制的混合液体的乳化效果，通过推拉可调缩孔相连的两个调节杆13，使芯板10在扩散段5中内外往复运动，来调整两块芯板10的相对位置，选择适合的流通面积。在芯板10移动过程中，流通区域在不断变化，会加强局部区域的扰流强度，增强混合效果。
Claims (9)
1.一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，包括主流流体流过的文丘里管，所述文丘里管包括依次相连通的流入管道(1)、渐缩段(2)、喉部(3)、扩散段(5)、流出管道(6)，在所述喉部(3)侧面开有引入流体流入的引入管(4)，其特征在于：还包括在扩散段(5)内设置的多组缩孔，每组缩孔包含一个固定缩孔(7)和一个可调缩孔(8)，所述固定缩孔(7)和可调缩孔(8)的径向均与主流流体来流方向垂直，所述固定缩孔(7)为圆形芯板(15)通过多根支撑架(9)焊接在扩散段(5)内壁上形成，所述可调缩孔(8)由两块芯板(10)组成，通过缩孔调节装置(11)调节可调缩孔(8)的流通区域面积；
所述缩孔调节装置(11)包括焊接在扩散段(5)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)紧密配合，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所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述圆形芯板(15)和可调缩孔(8)的轴线与文丘里管的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种扩散段含有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)以文丘里混合器轴线为中心对称布置，两块芯板(10)组成一个可调缩孔(8)，当两块芯板(10)接触时，可调缩孔(8)处的流通区域为圆形，当两块芯板(10)分离时，可调缩孔(8)处的流通区域为不规则图形。
4.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述圆形芯板(15)直径为2/3D，D为固定缩孔(7)处扩散段(5)纵向圆形剖面的内径。
5.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述芯板(10)的内径为1/2d，d为可调缩孔(8)处扩散段(5)纵向圆形剖面的内径，外径与可调缩孔(8)处扩散段(5)圆形剖面的外径相同。
6.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述扩散段(5)从上游到下游的第一组缩孔中的固定缩孔(7)安装在喉部(3)下游1/10L处，L为文丘里混合器扩散段的长度，相邻两组缩孔之间的间距为1/10L；每组缩孔中，固定缩孔(7)位于可调缩孔(8)上游，其间距为1/10L。
7.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述缩孔调节装置(11)能够在线调节可调缩孔(8)中两块芯板(10)的相对位置。
8.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述圆形芯板(15)、芯板(10)和调节装置外壳(12)均选用厚度为4mm的不锈钢板，支撑架(9)选用直径为4mm的不锈钢柱，调节杆(13)选用直径为4mm的不锈钢杆。
9.根据权利要求1所述的一种扩散段含有缩孔的文丘里混合器，其特征在于：所述扩散段(5)的扩散角为7.7°。
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