CN107763438A - 一种雾化加注装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及药剂测试及管道系统技术领域，具体涉及了一种雾化加注装置，雾化腔为纺锤体结构，雾化腔的一端与加注室的气体出口连通，另一端连通测试管；双流体雾化喷嘴与雾化腔同轴地设置于其内靠近加注室的一端，双流体雾化喷嘴的液相进口连通输液管路，减阻剂溶液通过输液管路进入双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴的气相进口连通输气管路，辅助气体通过输气管路进入双流体雾化喷嘴；压缩空气通过加注室的气体入口进入加注室和雾化腔。本发明提供的一种雾化加注装置，在不需要提供较大泵压的条件下，仅使用一个喷嘴，通过简单灵活的调节，就可以实现5～40μm级别的减阻剂溶液雾化粒径的制备。

Description

一种雾化加注装置

技术领域

本发明涉及药剂测试及管道系统技术领域，尤其涉及一种雾化加注装置，更具体地涉及一种应用了双流体雾化喷嘴的天然气减阻剂雾化加注装置。

背景技术

在目前，大量化石燃料的消耗导致自然环境日益恶化，使得人们对天然气这种清洁能源的需求与日俱增，从而现有输气管道的负荷越来越大，因此，提高现役输气管道的输送能力成为了石油化工行业的一个重要研究方向。

现有的方法一般为采取必要的措施降低管道阻力，进而达到增输的目的，天然气减阻剂的合成和应用则成为其中的一个重要手段。不同于油品减阻剂的减阻机理，天然气减阻剂的原理为：天然气减阻剂吸附于管道壁面，从而可以减小管壁粗糙度使壁面光滑，并通过减小湍流消耗来达到减阻目的。

一种天然气减阻剂在工业化应用和产业化生产之前，都必须进行包括稳定性、成膜性、安全性、高效性、性价比等性能的综合评估，并需要有成熟可靠的天然气减阻剂加注工艺。经研究分析，将天然气减阻剂溶液以液滴的形式注入管道，其在伴随天然气沿管道流动过程中吸附于管壁成膜，是一种比较理想的减阻剂加注方式。而减阻剂溶液的液滴粒径越小，其悬浮分布于管道天然气中越均匀，与管壁的碰撞越频繁，伴随天然气的流动距离就越长，成膜性也就越好。

天然气减阻剂在性能测试阶段主要采用两种管道注入方式，一是静态加注；二是雾化加注。静态加注是把测试管段的一端封堵，将事先配置好的已知浓度的减阻剂溶液灌满整个测试管道，静置一段时间后将减阻剂溶液排出测试管道，管道经风干成膜后接入测试环道开始进行测试。该方法主要有两个缺点，一是测试管段的规模受限制，对于管长和管径相对较大的测试管道，拆卸组装繁琐，灌装准备时间过长，减阻剂溶液消耗量大，浪费严重；二是该过程与实际注入方式不符合，无法体现减阻剂的动态渐进成膜过程，且成膜的形态和厚度无法控制。雾化加注时，喷嘴形成的喷雾具有一定的扩张角度，测试管道管径较小，往往不能提供减阻剂溶液充分雾化的空间，导致减阻剂雾化液滴撞击测试管壁，形成明液在管道中流动，同样不能形成减阻剂溶液的雾化管壁吸附。另外，在雾化加注测试中，大部分采用的是单流体雾化喷嘴，单纯依靠泵压实现流体的雾化。对于单流体喷嘴来讲，其只有在某一个泵压范围内才会有理想的雾化效果，通常需要的泵压较大且泵压范围较窄。然后，泵压较大会导致在操作过程中的危险系数增大，泵压范围窄导致在理想雾化条件下能够自由调节的减阻剂溶液加注量有限。且在研究减阻剂溶液加注量和雾化粒径大小对管壁吸附成膜影响过程中，采用单流体雾化喷嘴，操作比较复杂，很难达到预定调节目标。因此，为了符合现场减阻剂实际可行的加注方式，精确考察减阻剂溶液加注量和雾化粒径大小对测试管段管壁吸附成膜效果的影响，并形成成熟可靠的天然气减阻剂管道加注工艺，就必须要对天然气减阻剂评价测试雾化加注装置进行更为合理的设计。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种雾化加注装置，在不需要提供较大泵压的条件下，仅使用一个喷嘴，通过简单灵活的调节，就可以实现5～40μm级别的减阻剂溶液雾化粒径的制备，并能保证充分雾化的减阻剂溶液在随后的测试管壁顺利吸附成膜。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种雾化加注装置，包括加注室、雾化腔、双流体雾化喷嘴和测试管，所述雾化腔为纺锤体结构，所述雾化腔的一端与加注室的气体出口连通，另一端连通测试管；所述双流体雾化喷嘴与所述雾化腔同轴地设置于其内靠近所述加注室的一端，所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通输液管路，减阻剂溶液通过所述输液管路进入所述双流体雾化喷嘴，所述双流体雾化喷嘴的气相进口连通输气管路，辅助气体通过所述输气管路进入所述双流体雾化喷嘴；压缩空气通过所述加注室的气体入口进入所述加注室和雾化腔。

进一步的，前述双流体雾化喷嘴与所述加注腔的最大直径的两端点连线的夹角的角度大于或等于所述双流体雾化喷嘴的雾化喷角。

进一步的，前述雾化腔与所述测试管通过异径接头连通，所述异径接头由与所述雾化腔连接的一端向与所述测试管连接的一端直径逐渐减小。

进一步的，前述测试管的端部穿过所述异径接头，并伸入所述雾化腔内。

进一步的，前述测试管的端部设有外沿倒角。

进一步的，前述加注室为三通管，所述三通管的第一进口为气体入口，所述三通管的出口与所述雾化腔连通，所述输液管路依次穿过所述三通管的第二进口和出口后，与所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通。

进一步的，前述第二进口通过盲板堵头密封，所述输液管路穿过所述盲板堵头，所述输液管路包括依次连接的第一不锈钢管、弯管和第二不锈钢管，所述第一不锈钢管穿过所述盲板堵头，所述第二不锈钢管与所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通。

进一步的，前述雾化腔底部设有回流管，所述回流管位于所述雾化腔的最大直径截面处。

进一步的，前述雾化腔靠近所述加注室一端的侧壁上设有通孔，所述输气管路通过所述通孔穿入所述雾化腔并与所述双流体雾化喷嘴的气相进口连通。

进一步的，前述通孔上设有螺纹孔柱，所述输气管路为软管，所述输气管路与所述螺纹孔柱通过电缆紧固接头密封连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种雾化加注装置，其雾化腔为纺锤体结构，双流体雾化喷嘴与雾化腔同轴地设置于其内靠近加注室的一端，双流体雾化喷嘴的液相进口连通输液管路，减阻剂溶液通过输液管路进入所述双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴的气相进口连通输气管路，辅助气体通过输气管路进入所述双流体雾化喷嘴。该装置可以应用于天然气减阻剂样品筛选的试验和管道加注工程，也可以广泛用于其他类型的药剂测试及管道加注系统中。

本发明提供的一种雾化加注装置，采用双流体雾化喷嘴，溶液的雾化是通过接入双流体雾化喷嘴的辅助气体湍流破碎形成的，而不是依靠溶液本身的高速射流破碎形成的，因此不需要过高的泵压，降低了泵的选型难度，提高了操作的安全性；另外，在不需要提供较大泵压的条件下，仅通过对辅助气体流量和溶液流量进行简单灵活的调节，便可灵活控制由双流体雾化喷嘴喷射出的雾化流体的量和粒径大小，从而实现5～40μm级别的减阻剂溶液雾化粒径的制备。

本发明提供的一种雾化加注装置，将雾化腔设计为纺锤体结构，可以给喷嘴喷出的减阻剂溶液提供一个充分雾化的空间，使进入喷嘴的减阻剂溶液充分雾化，保持减阻剂溶液进入测试管道前的雾化状态在测试管径较小的情况下，实现减阻剂溶液以液滴的形式进入测试管内，并在壁面进行动态吸附。

附图说明

图1为本发明雾化加注装置的具体结构示意图。

其中，1：加注室；2：雾化腔；3：盲板堵头；4：输液管路；5：弯头；6：双流体雾化喷嘴；7：输气管路；8：；螺纹孔柱；9：回流管；10：测试管；11：异径接头；12：第一进口；13：第二进口；14：出口；15：第一不锈钢管；16：第二不锈钢管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种雾化加注装置，包括加注室1、雾化腔2、双流体雾化喷嘴6和测试管10，其中，主要通过双流体雾化喷嘴6进行造雾，双流体雾化喷嘴6具有流量可调、对压力的需求较低以及雾化效果好的优点。双流体雾化喷嘴6的液相进口连通输液管路4，减阻剂溶液通过输液管路4进入双流体雾化喷嘴6，双流体雾化喷嘴6的气相进口连通输气管路7，辅助气体通过输气管路7进入双流体雾化喷嘴6，通过控制进入双流体雾化喷嘴6的辅助气体流量和减阻剂溶液流量的大小，进而控制由双流体雾化喷嘴6喷射出的雾化流体的量和粒径大小，由于溶液的雾化是通过接入双流体雾化喷嘴6的辅助气体湍流破碎形成的，不是依靠溶液本身的高速射流破碎形成的，因此，本实施例不需要引入过高的泵压，降低了泵的选型难度，同时提高了操作的安全性。

本实施例中，雾化腔2为纺锤体结构，雾化腔2的一端与加注室1的气体出口连通，另一端连通测试管10，其中，雾化腔2与加注室1通过法兰进行连接；模拟天然气的压缩空气通过加注室1的气体入口进入加注室1和雾化腔2，压缩空气沿雾化腔2的轴向流动。需要说明的是，雾化腔2为类纺锤形结构，该结构为两端的直径较小、中间的直径较大的回转体，这种结构可以使进入双流体雾化喷嘴6的减阻剂溶液充分雾化，尤其是在测试管10直径较小的情况下，仍可以实现减阻剂溶液以液滴的形式进入测试管10内，在其壁面进行动态吸附。

双流体雾化喷嘴6与雾化腔2同轴地设置于其内靠近加注室1的一端，以此保证雾化喷角的扩展，使减阻剂溶液雾化充分，本实施例中，优选的，双流体雾化喷嘴6与加注腔的最大直径的两端点连线的夹角的角度大于或等于双流体雾化喷嘴6的雾化喷角，可以保证减阻剂溶液的雾化达到最充分的状态。

雾化腔2与测试管10通过异径接头11连通，异径接头11由与雾化腔2连接的一端向与测试管10连接的一端直径逐渐减小，如图1中所示，异径接头11的直径较大的一端焊接法兰，法兰与雾化腔2端部的法兰通过螺纹连接，异径接头11直径较小的一端与测试管10焊接连接。

本实施例中，测试管10的端部穿过异径接头11，并伸入雾化腔2内，异径接头11直径较小的一端与测试管10的外壁焊接连接，避免由于测试管10的收缩造成雾化液滴碰壁而形成明液，影响测试管10壁面的吸附成膜，并且保证减阻剂溶液雾化液滴碰撞形成的明液不会随混合气流流入测试管10内部。

另外，测试管10的端部设有外沿倒角，从而减小减阻剂溶液雾化液滴在测试管10端部的碰撞面积，进一步减小进入测试管10内的减阻剂溶液明液量。

加注室1为三通管，三通管的各个进口和出口14的口径形状可以是矩形、圆形抑或其他形状，视与其相连的其他接口的口径形状而定，且各个进口和出口14上均焊有法兰，三通管的第一进口12为气体入口，三通管的出口14即为气体出口，并与雾化腔2连通，输液管路4依次穿过三通管的第二进口13和出口14后，与双流体雾化喷嘴6的液相进口连通。

其中，第二进口13通过盲板堵头3密封，盲板堵头3通过螺纹与加注室1的第二进口13法兰连接，输液管路4穿过盲板堵头3，输液管路4包括依次连接的第一不锈钢管15、弯管和第二不锈钢管16，第一不锈钢管15穿过盲板堵头3，并且第一不锈钢管15与盲板堵头3焊接连接于盲板堵头3的中心，第二不锈钢管16与双流体雾化喷嘴6的液相进口连通，弯头5用于改变第一不锈钢管15和第二不锈钢管16的方向转向，使双流体雾化喷嘴6的喷口方向沿雾化腔2的轴向设置。

雾化腔2底部设有回流管9，回流管9位于雾化腔2的最大直径截面处，回流管9将测试过程中由于液滴碰撞形成的积液导流至回收装置，使未进入测试管10的减阻剂溶液及时排出，不至于在进行不同样品减阻剂溶液的筛选过程中，造成样品的掺混污染。

雾化腔2靠近加注室一端的侧壁上设有通孔，输气管路7通过通孔穿入雾化腔2并与双流体雾化喷嘴6的气相进口连通。具体地，通孔上设有螺纹孔柱8，输气管路7为软管，输气管路7与螺纹孔柱8通过电缆紧固接头密封连接。

本实施例的具体使用过程为：加注室1的气体入口通过法兰连接压缩空气通道，加注室1的出口14与雾化腔2的入口通过法兰连接固定，雾化腔2的出口的法兰与异径接头11的法兰进行连接固定，输气管路7在螺栓孔柱处通过金属材质的电缆紧固接头密封连接，盲板堵头3通过螺栓与加注室1三通密封连接，回流管9连接球阀，球阀具有一定的开度，并且连接回收装置；调节进入双流体雾化喷嘴6的辅助气体和减阻剂溶液的量，使减阻剂溶液的雾化粒径达到所设定的状态，例如，若要增大雾化粒径时，便增大减阻剂溶液的流量和/或减小辅助气体的流量，若要减小雾化粒径时，便减小减阻剂溶液的流量和/或增大辅助气体的流量；工作时，开启压缩空气，使压缩空气通过加注室1进入雾化腔2，压缩空气与雾化减阻剂溶液在雾化腔2内充分混合后，进入随后的测试管10中，并且吸附成膜；雾化腔2内未进入测试管10的雾化减阻剂溶液由于碰撞形成明液，在雾化腔2底部聚积，从回流管9流回减阻剂溶液的回收装置，调节连接回流管9的球阀开度，可以使回流过程平稳、连续地进行。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种雾化加注装置，其特征在于，包括加注室、雾化腔、双流体雾化喷嘴和测试管，所述雾化腔为纺锤体结构，所述雾化腔的一端与加注室的气体出口连通，另一端连通测试管；所述双流体雾化喷嘴与所述雾化腔同轴地设置于其内靠近所述加注室的一端，所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通输液管路，减阻剂溶液通过所述输液管路进入所述双流体雾化喷嘴，所述双流体雾化喷嘴的气相进口连通输气管路，辅助气体通过所述输气管路进入所述双流体雾化喷嘴；压缩空气通过所述加注室的气体入口进入所述加注室和雾化腔。

2.根据权利要求1所述的雾化加注装置，其特征在于，所述双流体雾化喷嘴与所述加注腔的最大直径的两端点连线的夹角的角度大于或等于所述双流体雾化喷嘴的雾化喷角。

3.根据权利要求2所述的雾化加注装置，其特征在于，所述雾化腔与所述测试管通过异径接头连通，所述异径接头由与所述雾化腔连接的一端向与所述测试管连接的一端直径逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的雾化加注装置，其特征在于，所述测试管的端部穿过所述异径接头，并伸入所述雾化腔内。

5.根据权利要求4所述的雾化加注装置，其特征在于，所述测试管的端部设有外沿倒角。

6.根据权利要求4所述的雾化加注装置，其特征在于，所述加注室为三通管，所述三通管的第一进口为气体入口，所述三通管的出口与所述雾化腔连通，所述输液管路依次穿过所述三通管的第二进口和出口后，与所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通。

7.根据权利要求6所述的雾化加注装置，其特征在于，所述第二进口通过盲板堵头密封，所述输液管路穿过所述盲板堵头，所述输液管路包括依次连接的第一不锈钢管、弯管和第二不锈钢管，所述第一不锈钢管穿过所述盲板堵头，所述第二不锈钢管与所述双流体雾化喷嘴的液相进口连通。

8.根据权利要求7所述的雾化加注装置，其特征在于，所述雾化腔底部设有回流管，所述回流管位于所述雾化腔的最大直径截面处。

9.根据权利要求8所述的雾化加注装置，其特征在于，所述雾化腔靠近所述加注室一端的侧壁上设有通孔，所述输气管路通过所述通孔穿入所述雾化腔并与所述双流体雾化喷嘴的气相进口连通。

10.根据权利要求9所述的雾化加注装置，其特征在于，所述通孔上设有螺纹孔柱，所述输气管路为软管，所述输气管路与所述螺纹孔柱通过电缆紧固接头密封连接。