CN110756070A - 一种强化错流射流混合效果的射流环 - Google Patents

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李春忠
周梅芳
崔健
吴王超
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Abstract

本发明提出一种强化错流射流混合效果的射流环，错流射流混合过程由对流扩散，湍流扩散和分子扩散三个部分组成，其中对流扩散是决定错流射流混合过程混合效果的主要因素。混合结构中射流环的设计直接影响了射流流体在主流中的穿透和分布方式即直接影响了对流扩散的强度。因此，射流环的结构对径向多重错流射流混合结构的混合性能有显著影响。与传统的单一直径射流孔的射流环相比，本发明的多直径射流孔的射流环最大化了对流扩散对混合效果的促进作用，使射流流体在主流中的分布更加均匀，从而提高了径向多重错流射流混合结构的混合性能，与传统射流环相比，多直径射流孔的射流环使混合距离缩短了50％。

Description

一种强化错流射流混合效果的射流环
技术领域
本发明涉及一种强化错流射流混合效果的射流环，同时涉及强化错流射流混合效果的射流环的方法。
背景技术
径向多重错流射流混合结构由于具有良好的混合性能而被广泛的应用于各种工业生产中，比如：精细纳米颗粒的制备，燃烧室及产品冷却过程。粒度分布均匀的精细纳米颗粒的制备则需要较高的混合速率，因此，对于径向错流射流混合结构混合性能的研究得到了众多学者的广泛关注，其中，Fu-Chen Wang等人(Experimental Study of FlowRegimes in Three-Dimensional Confined Impinging Jets Reactor)研究了在限域式对撞射流反应器中雷诺数(Re)和混合管直径与射流孔直径的比值(D/d)对错流射流混合反应器混合性能的影响。A.S.Mujumdar等人研究了在混合管内没有内流障碍物的情况下，射流角度、射流与主流直径比、Re及上边界高度对错流射流混合性能的影响。Е.V.Kartaev等人研究了等离子化学反应器中多孔径向错流射流混合结构上游的流场和温度分布。本发明的目的是一种强化错流射流混合效果的射流环的设计。
发明内容
本发明的目的在于通过多直径射流孔的射流环实现对流扩散对混合的促进作用的最大化从而提高径向多重错流射流混合结构的混合效果。
本发明的具体技术方案是：一种强化错流射流混合效果的射流环，是在混合管内部按照径向位置分为三个同轴区域，从内而外同轴设置有射流环，整流环和气体分布器，从而形成由对流扩散，湍流扩散和分子扩散的三个部分组成。
进一步的，所述射流环具有三种不同直径射流孔的射流环，使每个直径的射流孔以一个同轴混合区中射流的分布，通过不同直径射流孔产生的不同射流相互作用使射流流体在主流中进行分布。从而更加均匀从而实现提高径向多重错流射流混合结构混合性能的目的。
本发明根据传统单一直径射流孔的射流环的研究结果，错流射流混合过程其中对流扩散是决定错流射流混合过程混合效果的主要因素。混合结构中射流环的设计直接影响了射流流体在主流中的穿透和分布方式即直接影响了对流扩散的强度。因此，射流环的结构对径向多重错流射流混合结构的混合性能有显著影响。与传统的单一直径射流孔的射流环相比，本发明的多直径射流孔的射流环最大化了对流扩散对混合效果的促进作用，使射流流体在主流中的分布更加均匀，从而提高了径向多重错流射流混合结构的混合性能，与传统射流环相比，多直径射流孔的射流环使混合距离缩短了50％。。
附图说明
图1是实施例中使用的径向多重错流射流混合结构的结构简图。
图2是实施例的径向相对浓度分布曲线a-实施例1，b-实施例2，c-实施例3。
图3是实施例的无量纲混合距离。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
所述的射流环上射流孔的开孔直径为9mm，开孔个数为48个，周向均匀分布在射流环上。表1是实施例中使用的径向多重错流射流混合结构的结构参数：
表1
Figure BDA0002227752920000021
实施例中主流流量为1.2m3/s，射流流体流量为0.44m3/s。
其径向相对浓度分布曲线如图2a所示。
其无量纲混合距离如图3所示。
实施例2
所述的射流环上射流孔的开孔直径为13mm，开孔个数为24个，周向均匀分布在射流环上。
实施例中主流流量为1.2m3/s，射流流体流量为0.44m3/s。
其径向相对浓度分布曲线如图2b所示。
其无量纲混合距离如图3所示。
实施例3
所述的射流环为多直径射流孔射流环，射流孔直径和个数见表2。
三种不同直径的射流孔以一个18mm的开孔，两个8mm的开孔，一个14mm的开孔，两个8mm的开孔的排布为单元，在射流环上每个排布单元在72°对应的范围内均匀进行分布，整个射流环的射流孔由5个排布单元组成。
实施例中主流流量为1.2m3/s，射流流体流量为0.44m3/s。
其径向相对浓度分布曲线如图2c所示。
其无量纲混合距离如图3所示。
表2是实施例3中使用的多直径射流孔射流环上射流孔的直径及个数
表2：
Figure BDA0002227752920000031

Claims (6)

1.一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，是在混合管内部按照径向位置分为三个同轴区域，从内而外同轴设置有射流环，整流环和气体分布器，从而形成由对流扩散，湍流扩散和分子扩散的三个部分组成。
2.根据权利要求1所述的一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，所述射流环具有三种不同直径射流孔的射流环，使每个直径的射流孔以一个同轴混合区中射流的分布，通过不同直径射流孔产生的不同射流相互作用使射流流体在主流中进行分布。
3.根据权利要求2所述的一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，所述射流环上射流孔的开孔直径为9mm～18mm，开孔个数为24～48个，周向均匀分布在射流环上。
4.根据权利要求3所述的一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，所述的射流环上射流孔的开孔直径为13mm，开孔个数为24个，周向均匀分布在射流环上。
5.根据权利要求1所述的一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，所述混合管内部按照径向位置分为三个同轴区域的射流孔的开孔直径不同，对应周向均匀分布在射流环上。
6.根据权利要求5所述的一种强化错流射流混合效果的射流环，其特征在于，三种不同直径的射流孔以一个18mm的开孔，两个8mm的开孔，一个14mm的开孔，两个8mm的开孔的排布为单元，在射流环上每个排布单元在72°对应的范围内均匀进行分布，整个射流环的射流孔由5个排布单元组成。
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