CN109059298B - 流体自混匀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流体自混匀装置,包括:密封的混匀腔室;升温控流单元,升温控流单元设置在混匀腔室内,升温控流单元包括至少一个导流管和设置在导流管上的加热元件,导流管包括导流口和射流口,导流口设置在混匀腔室的底面;降温单元,降温单元设置在混匀腔室的侧壁;控制器,控制器分别与加热元件和降温单元相连,控制器用于控制加热元件执行加热,以在热传递的作用下使流体从导流口流入后经过导流管的引导从射流口流出,形成上升射流,并控制降温单元执行冷却,使流体在混匀腔室内形成具有湍流特性的下降流,以使混匀腔室内的流体自动混匀。根据本发明的流体自混匀装置,能够方便有效地实现流体的自混匀,可靠性较高,本安性能较高。

Description

流体自混匀装置
技术领域
本发明涉及流体混匀控制技术领域,特别涉及一种流体自混匀装置。
背景技术
目前常规的密封流体反应器多采用机械搅拌,从而实现流体反应器内流体的混匀。机械搅拌存在以下问题:1)需要配备带有连接杆设备的搅拌器等机械设备,容器密封效果受搅拌装置密封、连接可靠性影响大,传动部件和搅拌部件损耗大,需要定期检修与更换,并且有流体渗漏、密封环境破坏的潜在危险;2)在利用电磁搅拌技术时,电磁搅拌装置易出现固定点动力失效等问题,可靠性不高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此,本发明的目的在于提出一种流体自混匀装置,能够方便有效地实现流体的自混匀,可靠性较高,本安性能较高。
为达到上述目的,本发明提出了一种流体自混匀装置,包括:密封的混匀腔室;升温控流单元,所述升温控流单元设置在所述混匀腔室内,所述升温控流单元包括至少一个导流管和设置在所述导流管上的加热元件,所述导流管包括导流口和射流口,所述导流口设置在所述混匀腔室的底面;降温单元,所述降温单元设置在所述混匀腔室的侧壁;控制器,所述控制器分别与所述加热元件和所述降温单元相连,所述控制器用于控制所述加热元件执行加热,以在热传递的作用下使流体从所述导流口流入后经过所述导流管的引导从所述射流口流出,形成上升射流,并控制所述降温单元执行冷却,使流体在所述混匀腔室内形成具有湍流特性的下降流,以使所述混匀腔室内的流体自动混匀。
根据本发明实施例的流体自混匀装置,通过在密封的混匀腔室内设置包括至少一个导流管和加热元件的升温控流单元,并将加热元件设置在导流管上,将降温单元设置在混匀腔室的侧壁,通过控制器控制加热元件开启加热,以在热传递的作用下使流体从导流管的导流口流入后经过导流管的引导从射流口流出,形成上升射流,并控制降温单元执行冷却,使流体在混匀腔室内形成具有湍流特性的下降流,以使混匀腔室内的流体自动混匀,由此,能够方便有效地实现流体的自混匀,无需借助外部动力机械设备或器件,可靠性较高,并且由于装置中无转动部件,本安性能较高。
另外,根据本发明上述实施例提出的流体自混匀装置还可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一个实施例,所述加热元件包括多级加热环,所述多级加热环依次套设在所述导流管上。
进一步地,所述控制器在装置启动时自下而上依序控制所述多级加热环中每一级加热环启动加热,以形成上升射流。
进一步地,所述控制器在所述多级加热环均启动成功后,根据所述混匀腔室内流体的温度、混匀度、流场温差对每一级加热环的开关、加热功率进行控制,以对所述混匀腔室内流体的湍流强度与整体流速进行调整。
根据本发明的一个实施例,每个所述导流管弯折为由下至上依次相接的第一至第三部分,其中,所述第一部分与所述混匀腔室的底面垂直设置,所述第二部分与所述第一部分之间的夹角为第一角度,所述第三部分与所述第二部分的夹角为第二角度,所述第一角度和所述第二角度均小于180°。
进一步地,所述降温单元包括冷媒管或冷媒板。
根据本发明的一个实施例,所述多级加热环与所述冷媒管或冷媒板处于同一个换热系统中。
进一步地,在所述换热系统中,通过控制高温冷媒进入所述加热环以控制所述加热元件执行加热,并通过控制低温冷媒进入所述冷媒管或冷媒板以控制所述降温单元执行冷却。
根据本发明的一个实施例,所述混匀腔室为流体反应器的反应腔。
根据本发明的一个实施例,所述流体反应器包括散热系统,所述流体自混匀装置还包括:热量收集单元,所述热量收集单元对应所述散热系统和所述升温控流单元设置,所述热量收集单元用于收集所述散热系统的热量,并在将所述热量转换为热能后反馈至所述升温控流单元。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的流体自混匀装置的结构示意图;
图2为根据本发明一个实施例的升温控流单元的结构示意图。
附图标记:
混匀腔室10,升温控流单元20;
导流管21,加热元件22;
导流口1,射流口2,加热环3;
导流管的第一部分01,导流管的第二部分02,导流管的第三部分03。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的流体自混匀装置。
如图1所示,本发明实施例的流体自混匀装置,包括:密封的混匀腔室10、升温控流单元20、降温单元和控制器(图1中未示出)。其中,如图1和图2所示,升温控流单元20设置在混匀腔室10内,升温控流单元20包括至少一个导流管21和设置在导流管21上的加热元件22,导流管21包括导流口1和射流口2,导流口1设置在混匀腔室10的底面。降温单元设置在混匀腔室10的侧壁,控制器分别与加热元件22和降温单元相连,控制器用于控制加热元件22执行加热,以在热传递的作用下使流体从导流口1流入后经过导流管21的引导从射流口2流出,形成上升射流,并控制降温单元执行冷却,使流体在混匀腔室10内形成具有湍流特性的下降流,以使混匀腔室10内的流体自动混匀。
需要说明的是,本发明实施例的流体自混匀装置优选适用于流体反应器,上述的密封的混匀腔室10可为流体反应器的反应腔。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,导流管可为三个。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,加热元件22包括多级加热环3,多级加热环3依次套设在导流管21上。降温单元可包括冷媒管或冷媒板,其中,冷媒管可缠绕在混匀腔室10的侧壁,冷媒板可贴设在混匀腔室10的侧壁。
在本发明的一个实施例中,多级加热环3与冷媒管或冷媒板可处于同一个换热系统中。在该换热系统中,可通过控制高温冷媒进入加热环3以控制加热元件22执行加热,并通过控制低温冷媒进入冷媒管或冷媒板以控制降温单元执行冷却。具体地,换热系统可包括压缩机或电子冷凝器,冷媒可在压缩机或电子冷凝器中转换为高温冷媒,高温冷媒进入加热环3放热,以对周围流体进行加热;放热后的低温冷媒进入冷媒管或冷媒板吸热,以对周围流体进行冷却。
在本发明的一个实施例中,控制器在装置启动时可自下而上依序控制多级加热环中每一级加热环3启动加热,以形成上升射流。具体地,在第一级加热环3启动时可以以最大功率输出,即第一级加热环3启动时可达到最大的加热能力,当流体在导流管21内形成由导流口1流入的由下而上的流动时,启动下一级加热环3,下一级加热环3的启动温度可控制在上一级加热环3的最高温度以下。当多级加热环3全部正常启动后,导流管21内形成稳定的流场,完成启动作业。当降温单元启动冷却时,高温射流接近混匀腔室10的侧壁时被冷却,并且在不同降温系数的扰动下可形成具有湍流特征的下降流。此外,控制器在多级加热环3均启动成功后,可根据混匀腔室10内流体的温度、混匀度、流场温差对每一级加热环3的开关、加热功率进行控制,以对混匀腔室10内流体的湍流强度与整体流速进行调整。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,每个导流管21弯折为由下至上依次相接的第一至第三部分01~03。其中,第一部分01与混匀腔室10的底面垂直设置,多级加热环3套设在第一部分01上,且第一级加热环3临近混匀腔室10的底面。第二部分02与第一部分01之间的夹角为第一角度,第三部分03与第二部分02的夹角为第二角度,第一角度和第二角度均小于180°。在本发明的一个具体实施例中,第一角度和第二角度可根据混匀腔室10内流体流动的特性进行设置,以流体能够以较高流速进行较好的混匀为标准。混匀腔室10内流体流动的特性受混匀腔室10大小和流体密度等因素的影响,因此第一角度和第二角度在此不作具体数值的限定。
在本发明的一个实施例中,流体反应器可包括散热系统,流体自混匀装置还可包括热量收集单元,热量收集单元对应散热系统和升温控流单元设置,热量收集单元可收集散热系统的热量,并输送至升温控流单元。由此,通过热量收集单元与流体反应器构成相互的激励系统,在提高流体反应器内的混匀效果的同时,还可降低装置的能耗。
综上所述,根据本发明实施例的流体自混匀装置,通过在密封的混匀腔室内设置包括至少一个导流管和加热元件的升温控流单元,并将加热元件设置在导流管上,将降温单元设置在混匀腔室的侧壁,通过控制器控制加热元件开启加热,以在热传递的作用下使流体从导流管的导流口流入后经过导流管的引导从射流口流出,形成上升射流,并控制降温单元执行冷却,使流体在混匀腔室内形成具有湍流特性的下降流,以使混匀腔室内的流体自动混匀,由此,能够方便有效地实现流体的自混匀,无需借助外部动力机械设备或器件,可靠性较高,并且由于装置中无转动部件,本安性能较高。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种流体自混匀装置,其特征在于,包括:
密封的混匀腔室;
升温控流单元,所述升温控流单元设置在所述混匀腔室内,所述升温控流单元包括至少一个导流管和设置在所述导流管上的加热元件,所述导流管包括导流口和射流口,所述导流口设置在所述混匀腔室的底面;
降温单元,所述降温单元设置在所述混匀腔室的侧壁;
控制器,所述控制器分别与所述加热元件和所述降温单元相连,所述控制器用于控制所述加热元件执行加热,以在热传递的作用下使流体从所述导流口流入后经过所述导流管的引导从所述射流口流出,形成上升射流,并控制所述降温单元执行冷却,使流体在所述混匀腔室内形成具有湍流特性的下降流,以使所述混匀腔室内的流体自动混匀。
2.根据权利要求1所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述加热元件包括多级加热环,所述多级加热环依次套设在所述导流管上。
3.根据权利要求2所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述控制器在装置启动时自下而上依序控制所述多级加热环中每一级加热环启动加热,以形成上升射流。
4.根据权利要求2所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述控制器在所述多级加热环均启动成功后,根据所述混匀腔室内流体的温度、混匀度、流场温差对每一级加热环的开关、加热功率进行控制,以对所述混匀腔室内流体的湍流强度与整体流速进行调整。
5.根据权利要求4所述的流体自混匀装置,其特征在于,每个所述导流管弯折为由下至上依次相接的第一至第三部分,其中,所述第一部分与所述混匀腔室的底面垂直设置,所述第二部分与所述第一部分之间的夹角为第一角度,所述第三部分与所述第二部分的夹角为第二角度,所述第一角度和所述第二角度均小于180°。
6.根据权利要求5所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述降温单元包括冷媒管或冷媒板。
7.根据权利要求6所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述多级加热环与所述冷媒管或冷媒板处于同一个换热系统中。
8.根据权利要求7所述的流体自混匀装置,其特征在于,在所述换热系统中,通过控制高温冷媒进入所述加热环以控制所述加热元件执行加热,并通过控制低温冷媒进入所述冷媒管或冷媒板以控制所述降温单元执行冷却。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述混匀腔室为流体反应器的反应腔。
10.根据权利要求9所述的流体自混匀装置,其特征在于,所述流体反应器包括散热系统,所述流体自混匀装置还包括:
热量收集单元,所述热量收集单元对应所述散热系统和所述升温控流单元设置,所述热量收集单元用于收集所述散热系统的热量,并在将所述热量转换为热能后反馈至所述升温控流单元。
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