CN107029571A - 一种气液两相混合装置 - Google Patents

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朱荣生
王学吉
付强
王秀礼
刘永
王海彬
康俊鋆
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    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
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Abstract

本发明提供一种气液两相混合装置，包括气体输送管路、液体输送管路、气液混合单元和气液混合输出管路；气体输送管路内的气体经过液体输送管路外侧环形的空间聚集后，通过液体输送管路上水平方向分布的四个长方形气液混合单元长方形进气口进入气液混合单元。气体进入气液混合单元后沿若干个截面为圆形的圆形截面流道与液体输送管路中的液体进行混合，因为相同截面积的圆形和其他形状通道内流动的气体，在圆形通道内流动的气体与通道内壁拥有更小的接触面积，这样就减小了气体在流动过程中的阻力，保证了气液混合时气体的压力，使气体和液体的压力差减小，使气体和液体在混合时的速度尽可能接近，这样混合的效果会变好，提高混合效率。

Description

一种气液两相混合装置
技术领域
本发明涉及一种混合器，特别涉及一种气液两相混合装置。
背景技术
气液两相流动体系广泛存在于各个领域的工业过程中，对于人们的日常生活和国民经济的发展起着重要的作用。气液两相流的参数测量在两相流流动体系的科学研究与实际应用过程中都是不可或缺，例如在工业应用中各种锅炉、热交换器、冷凝器、油气混输管路等设备的设计制造、状态监控和安全管理等过程中，都需要对所涉及的气液两相流各种参数(例如流型、相含率、流量、压力降、传热传质系数等)进行可靠的测量。此外，对于两相流流动规律、传热传质效率等方面的机理和实验研究，准确获取气液两相流的各个参数也是其前提之一。因此，气液两相流的参数测量对于两相流的科学研究和工业应用都具有非常重要的意义。
气液混合器主要是用来将一定压力的液体和气体进行混合的装置。气液混合器的效率高低取决于两部分:气液接触过程和气液混合过程。
现有专利号CN204034578 U，名称“一种气液二相混合器”的专利提出：气液二相混合器包括罐体，罐体两端分别与第一法兰盘一侧端面相连，罐体顶部中心开有通孔，第一法兰盘分别于端盖法兰盘相连，端盖法兰由第二法兰盘和开有中心孔的端盖组成，罐体两端的端盖上的中心孔分别连接第一进口管和出口管，罐体顶部中心的通孔连接第二进口管。但是这个专利技术仍然存在以下两个问题：其一，该专利技术采用一处对汽体和液体进行混合，并未采用多点混合的方法，并不能达到均匀混合的效果；其二，该专利技术气体和液体混合时的，气体运动方向和液体运动方向是相互垂直的，混合过程中会改变气体和液体原有的运动方向，不利用混合后的气液混合物的运动。
现有专利号CN 203425729 U，名称“气液混合器”的专利提出：一种气液混合器，其具有进水口、进气口及出水口，进水口与出水口之间设有混合腔，其中，进水口与混合腔之间设有进水孔，一针阀的阀柱穿过进水孔，阀柱靠近进水口的部分呈锥台状，阀柱的锥台状部分的横截面积自远离进水口一端向靠近进水口的一端逐渐增大。但是这个专利技术仍然存在以下两个问题：其一，该专利技术采用一处对汽体和液体进行混合，并未采用多点混合的方法，并不能达到均匀混合的效果。
针对上述存在的不足，本发明人发明了“一种气液两相混合装置”，使气体和液体能够均匀地进行混合，提高了混合的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种气液两相混合器，提高了装置的独立性，进一步提升了混合均匀度，使得气液物料混合变得规范化、均匀化和可控化，进而提高混合效果。
本发明的主要目的是提供一种气液两相混合装置，可以实现气体和液体的均匀混合。为了实现上述的主要目的，本发明提供的气液两相混合装置，包括气体输送管路、液体输送管路、气液混合单元和气液混合输出管路；
所述气体输送管路和液体输送管路垂直分布，且气体输送管路水平安装，气体输送管路和液体输送管路均为圆管形，气体输送管路和液体输送管路之间通过一个套在液体输送管路上的气体环形聚集腔相联接；
所述气体输送管路内的气体经过液体输送管路外侧气体环形聚集腔聚集后，通过液体输送管路上水平方向分布的四个长方形气液混合单元进气口进入气液混合单元；
所述气液混合单元内部含有若干同方向等间距分布的圆形截面流道，气体环形聚集腔内的气体通过圆形截面流道后与液体进行混合，并通过与液体输送管路相连通且平行的气液混合输出管路输出，混合时气体的流动方向和液体的流动方向一致。
上述方案中，所述圆形截面流道的截面大小都相同，并且有一定的长度。
上述方案中，所述气液混合单元分为上下水平布置的上部气液混合单元和下部气液混合单元，下部气液混合单元圆形截面通道长度L3短于上部气液混合单元圆形截面通道长度L2。
上述方案中，所述气体输送管路内径D1、气液混合单元进气口的长度L4和气液混合单元进气口的宽度W满足如下方程式：
式中：
D1-气体输送管路内径，米；
L4-气液混合单元进气口的长度，米；
W-气液混合单元进气口的宽度，米。
上述方案中，所述的气体输送管路内径D1和混合单元的圆形截面流道内径D2比为这样的设计可以保证气液混合时有足够的气体量，且气体有足够的压力与液体进行混合，避免了由于液体压力过大液体进入气体聚集腔现象的发生。
上述方案中，四个长方形所述气液混合单元进气口的长度L4相同，四个长方形所述气液混合单元进气口的宽度W相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：气体输送管路内的气体经过液体输送管路外侧环形的空间聚集后，通过液体输送管路上水平方向分布的四个长方形气液混合单元长方形进气口进入气液混合单元。气体进入气液混合单元后沿若干个截面为圆形的圆形截面流道与液体输送管路中的液体进行混合，因为相同截面积的圆形和其他形状通道内流动的气体，在圆形通道内流动的气体与通道内壁拥有更小的接触面积，这样就减小了气体在流动过程中的阻力，保证了气液混合时气体的压力，使气体和液体的压力差减小，使气体和液体在混合时的速度尽可能接近，这样混合的效果会变好，提高混合效率。
附图说明
图1为气液两相混合装置外观图。
图2为气液两相混合装置左视图。
图3为图2中的A-A视图。
图4为图3中的B-B视图。
图5(A)为上部气液混合单元内部结构图。
图5(B)为下部气液混合单元内部结构图。
图6为图4中的C-C视图。
图中1-液体输送管路；2-气体环形聚集腔；3-气液混合单元；4-气体输送管路；5-圆形截面流道；6-气液混合物输送管路；7-液体输送端；8-气体输送端；9-气液混合区；10-气液混合物输送端；11-上部气液混合单元；12-下部气液混合单元；13-气液混合单元进气口；L1-气体进口的宽度；L2-上部气液混合单元圆形截面通道长度；L3-下部气液混合单元圆形截面通道长度；L4-气液混合单元长方形进气口长度；W-气液混合单元长方形进气口宽度；箭头方向表示气体或者液体的流动方向。
具体实施方式
如图1、2、3和4所示，本发明提供的气液混合器包括液体输送管路1、气体环形聚集腔2、气体输送管路4、气液混合单元3和气液混合输出管路6。所述的气体输送管路4和液体输送管路1垂直分布，气体输送管路4和液体输送管路1全部为圆管形，气体输送管路4和液体输送管路1之间通过一个套在液体输送管路1上的气体环形聚集腔2相联接，气体出流方向和液体的流动方向都是水平向右的。
所述的气体输送管路4内的气体经过液体输送管路1外侧气体环形聚集腔2后，通过液体输送管路1上水平方向分布的四个长方形气液混合单元进气口13进入气液混合单元3，四个长方形气液混合单元进气口13的长度L4相同，宽度W也相同，如图6所示，由于气液混合单元3内部含有若干同方向等间距分布的圆形截面流道5，气体聚环形集腔2内的气体通过液体输送管路1上水平方向分布的四个长方形气液混合单元进气口13进入气液混合单元3后，再通过气液混合单元圆形截面流道5后与液体进行混合，并通过与液体输送管路1相连通且平行的气液混合输出管路6输出，混合时气体的流动方向和液体的流动方向一致。为了达到理想的混合效果，气体输送管路4必须水平安装。
所述气体输送管路4内径D1、气液混合单元进气口13的长度L4和气液混合单元进气口13的宽度W满足如下方程式：
式中：
D1-气体输送管路4内径，米；
L4-气液混合单元进气口13的长度，米；
W-气液混合单元进气口13的宽度，米。
这样可以使套在液体输送管路1上的环形的空间-气体环形聚集腔2内存储足够的气体，避免气液混合时出现气体量不足的现象，保证气液混合单元内截面为圆形的圆形截面流道内充满气体。
气体进入气液混合单元3后沿若干个截面为圆形的圆形截面流道5与液体输送管路1中的液体进行混合，所述圆形截面流道5的截面大小都相同，且有一定的长度，使气体和液体混合时速度尽可能接近。气体输送管路4内径D1和气液混合单元3的圆形截面流道5内径D2比为这样的设计可以保证气液混合时有足够的气体量，且气体有足够的压力与液体进行混合，避免了由于液体压力过大液体进入气体聚集腔现象的发生。
气液混合单元3分为上部气液混合单元11和下部气液混合单元12，上下水平布置，下部气液混合单元12圆形截面通道5长度L3短于上部气液混合单元11圆形截面通道L2。因为水平上下布置的气液混合单元3，在上部的气液混合单元11和下部的气液混合单元12中的气体都会受到来自液体输送管路中液体的阻力影响，且上部气液混合单元11所受到的阻力小于下部气液混合单元12，为了使流经上部气液混合单元11和下部气液混合单元12后的气体的速度更接近，因此下部气液混合单元12的圆形截面通道5长度要短于上部气液混合单元11。这样可以使混合更加稳定，减少振动的产生。如图5所示，图5A为上部气液混合单元11的内部结构，图5B为下部气液混合单元12的内部结构，图5A和图5B中的箭头表示气体的流动方向，图5A和图5B中的L1表示气体进口的宽度，图5A和图5B中L1长度是相同的；图5A中的L2表示上部气液混合单元11的圆形截面通道5长度，图5B中的L3表示下部气液混合单元12的圆形截面通道5长度，上部气液混合单元11的圆形截面通道5长度L2要大于下部气液混合单元12的圆形截面通道5长度L3。
气体输送管路4内的气体经过液体输送管路1外侧环形的空间聚集后，通过液体输送管路1上水平方向分布的四个长方形气液混合单元进气口13进入气液混合单元3。气体进入气液混合单元3后沿若干个截面为圆形的圆形截面通道5与液体输送管路1中的液体进行混合，因为相同截面积的圆形和其他形状通道内流动的气体，在圆形通道内流动的气体与通道内壁拥有更小的接触面积，这样就降低了气体在流动过程中的阻力，保证了气液混合时气体的压力，使气体和液体的压力差减小，使气体和液体在混合时的速度尽可能接近，这样混合的效果会变好，混合效率提高。

Claims (6)

1.一种气液两相混合装置，其特征在于，包括气体输送管路(4)、液体输送管路(1)、气液混合单元(3)和气液混合输出管路(6)；
所述气体输送管路(4)和液体输送管路(1)垂直分布，且气体输送管路(4)水平安装，气体输送管路(4)和液体输送管路(1)均为圆管形，气体输送管路(4)和液体输送管路(1)之间通过一个套在液体输送管路(1)上的气体环形聚集腔(2)相联接；
所述气体输送管路(4)内的气体经过液体输送管路(1)外侧气体环形聚集腔(2)聚集后，通过液体输送管路(1)上水平方向分布的四个长方形气液混合单元进气口(13)进入气液混合单元(3)；
所述气液混合单元(3)内部含有若干同方向等间距分布的圆形截面流道(5)，气体环形聚集腔(2)内的气体通过圆形截面流道(5)后与液体进行混合，并通过与液体输送管路(1)相连通且平行的气液混合输出管路(6)输出，混合时气体的流动方向和液体的流动方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种气液两相混合装置，其特征在于，所述圆形截面流道(5)的截面大小都相同，并且有一定的长度。
3.根据权利要求1所述的一种气液两相混合装置，其特征在于，所述气液混合单元(3)分为上下水平布置的上部气液混合单元(11)和下部气液混合单元(12)，下部气液混合单元(12)圆形截面通道长度L3短于上部气液混合单元(11)圆形截面通道长度L2。
4.根据权利要求1所述的一种气液两相混合装置，其特征在于，所述气体输送管路(4)内径D1、气液混合单元进气口(13)的长度L4和气液混合单元进气口(13)的宽度W满足如下方程式：
式中：
D1-气体输送管路(4)内径，米；
L4-气液混合单元进气口(13)的长度，米；
W-气液混合单元进气口(13)的宽度，米。
5.根据权利要求1所述的一种气液两相混合装置，其特征在于，所述的气体输送管路(4)内径D1和混合单元(3)的圆形截面流道(5)内径D2比为
6.根据权利要求1所述的一种气液两相混合装置，其特征在于，四个长方形所述气液混合单元进气口(13)的长度L4相同，四个长方形所述气液混合单元进气口(13)的宽度W相同。
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