CN112555568A - 一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法 - Google Patents

一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法 Download PDF

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Abstract

一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法，属于流体应用技术领域，其特征在于是一种通过边界层扰流装置及绕流体将管道式输送流体系统中所输送的流体克服边界层的影响，实现所输送流体匀速均质运输，从而克服管道流体堵塞效应导致的种种缺陷，解决所输送流体掺杂有不同气体、液体、固体物时不致于因输送流体边界层效应产生密度分层、流速分层等现象，使得管道式输送流体系统一直保持通畅状态的输送装置及输送方法，本发明有效解决了因输送流体边界层效应导致匀速均质运输流体不能正常进行的问题。

Description

一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法
技术领域
本发明一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法，属于流体应用技术领域，是一种通过边界层扰流装置及绕流体将管道式输送流体系统中所输送的流体克服边界层的影响，实现所输送流体匀速均质运输，克服管道流体堵塞效应导致的种种缺陷，解决所输送流体掺杂有不同气体、液体、固体物时不致于因输送流体边界层效应产生密度分层、流速分层等现象，使得管道式输送流体系统一直保持通畅状态的输送装置及输送方法，该装置的应用有效解决了因输送流体边界层效应导致匀速均质运输流体不能正常进行的问题。
背景技术
输送流体边界层效应是流体输送过程中必然存在的现象，与流体的黏度、流速、管道式输送流体管道特征、温度等因素密切相关，其现象导致管道流体堵塞效应，靠近边界层流体运输速度能力下降极大，流体性能发生聚积性变化，为藏污纳垢之处，长时间运行后，不论密度、化学组份、还是速度均与管道式输送流体系统中所输送流体产生很大区别，尤其输送过程中掺杂固体、液体、气体废物时这一效应更是突出，边界层效应现象成为制约管道式输送流体系统运行正常与否的决定性因素，不仅劣化了管道式输送流体系统运行环境，而且恶化了在这一系统中所涉及的人、设备、系统正常工作环境，给关联的人员、设备、系统安全运行和生命健康带来极大的危害；正如专利，发明名称 ---一种隧道内专用净化汽车尾气光催化涂料的制备方法，申请号：CN201510630656.6，发明公开了一种隧道内专用净化汽车尾气光催化涂料的制备方法，属于催化剂技术领域。本发明以光催化材料纳米氧化钛作为基体材料，以硝酸铁作为改性剂，采用溶凝胶法制备了掺杂铁离子的纳米氧化钛粒子，之后将制得的纳米氧化钛粒子加入进涂料底料中，混合均匀后加入流平剂和增稠剂，即得一种隧道内专用净化汽车尾气光催化涂料，，很明显由于边界层效应决定尾气与该催化剂很难有效接触，所以该方法尾气积聚问题依然没有得以解决；正如专利，发明名称 ---一种隧道内吸收尾气装置，申请号：CN201610886727.3，一种隧道内吸收尾气装置，包括多个一字排列的底座，所述底座上设有立柱，所述立柱的顶端横向设有通槽，所述通槽内设有横梁，所述横梁上设有滑槽，所述滑槽内镶嵌有多个滑块，所述滑块上设有遮光板，所述底座上设有灯杆，所述灯杆上设有灯座，所述灯座上设有灯泡。所述底座上设有尾气回收处理器和储气罐，所述立柱上设有吸气泵，这一方法对安装点处尾气积聚有一定的治理效果，由于尾气积聚是由边界层效应引发的，因此这一治理手段依然是“治标不治本”对尾气积聚治理不会产生根本性进展；所以亟需一种简单可靠，有效快速，输送流体边界层效应现象可控，而且确保管道式输送流体系统中实现匀速均质运输的装置及方法。
发明内容
本发明一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置及应用方法目的在于：为解决上述现有技术中存在的无法解决的问题，从而公开一种简单可靠，有效快速将输送流体边界层效应现象可控，而且确保管道式输送流体系统中实现匀速均质运输的装置及方法，该装置技术特征就是通过附加的扰流体生成装置，结合边界层扰流装置，将边界层流体的活度和逸度改善使其边界层效应可控，使得所输送流体不至于产生密度分成和速度分成现象，这样边界层附近就不能成为藏污纳垢之处，管道流体堵塞效应也就不会发生，外界掺杂的流体、液体、固体等就会融合于整个输送流体系统中实现输送，使其在复杂输送条件下也不具备边界层效应导致管道流体堵塞效应发生可能，管道式输送流体系统得以实现匀速均质运输，这样就解决了在管道式输送流体系统中，边界层效应劣化流体输送特性易导致管道流体堵塞这一业界瓶颈问题，从而避免由于管道流体堵塞现象产生的对人、设备、系统工作环境失控造成的恶性事件的发生。
本发明一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置，其特征在于是一种将附加的扰流体能量通过边界层扰流装置改善边界层流体活度和逸度，实现边界层效应可控，导致管道式输送流体系统中管道流体堵塞现象不发生的装置；该装置由管道式输送流体系统1、边界层扰流生成器2、边界层扰流喷射口3、巷道边界层扰流安装执行装置4、流体运行状态监测传感器5、输送流体入口6、流体状态控制中心7、控制信号线8、输送流体出口9、扰流输送管路10、输送流体11、扰流12组成；管道式输送流体系统1左侧与所输送流体11的输送流体入口6敞口连接，管道式输送流体系统1右侧与所输送流体11的输送流体出口9敞口连接，所输送流体11通过输送流体出口9排放到大气中，管道式输送流体系统1整个巷道空间中以螺旋线方式在巷道内测表面上安装巷道边界层扰流安装执行装置4，巷道边界层扰流安装执行装置4是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器2与流体状态控制中心7安装于管道式输送流体系统1左侧输送流体入口6工作区域外，距离输送流体入口6工作区域5-30米，边界层扰流生成器2由工作压力为5-8MPA的压力气提供主动力源，由工作压力为3-5MPA的压力水提供辅助流体动力源，该压力气和压力水通过边界层扰流生成器2生成一种新的气水雾化湍流体，供给边界层扰流喷射口3作为工作流体，安装在巷道边界层扰流安装执行装置4与边界层扰流生成器2通过扰流输送管路10密封连接、沿螺旋线每隔3-8米在巷道边界层扰流安装执行装置4上布置边界层扰流喷射口3一个，边界层扰流喷射口3与巷道边界层扰流安装执行装置4螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置4与扰流输送管路10相连接，巷道边界层扰流安装执行装置4通过控制信号线8与流体状态控制中心7连接，巷道边界层扰流安装执行装置4能根据流体状态控制中心7的命令调节边界层扰流喷射口3的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统1中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置4上每间隔20-30米布置一个流体运行状态监测传感器5，流体运行状态监测传感器5通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上，流体运行状态监测传感器5通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接，边界层扰流生成器2通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接。
上述一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置的应用方法：
Ⅰ首先流体状态控制中心7发出巡检命令，接受并分析流体运行状态监测传感器5传回的信息值，信息值不需要启动边界层扰流生成器2，输送流体11通过输送流体入口6，经管道式输送流体系统1整个巷道空间到达输送流体出口9，最后排放大气中；
Ⅱ流体运行状态监测传感器5传回的信息值大于设定值时，流体状态控制中心7发出命令启动边界层扰流生成器2，扰流12通过扰流输送管路10到达巷道边界层扰流安装执行装置4，通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上的边界层扰流喷射口3喷射扰流12到巷道中并与输送流体11相互作用，流体运行状态监测传感器5将信号值实时传递到流体状态控制中心7，并通过流体状态控制中心7发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流12与巷道中的输送流体11融合并满足匀速均质运输输送流体11的目的，这样输送流体11通过输送流体入口6，经管道式输送流体系统1与扰流12在整个巷道空间相融合，将边界层效应降低到不影响输送流体11匀速均质运输流体，匀速均质运输态输送流体11到达输送流体出口9，最后排放大气中；
Ⅲ 流体运行状态监测传感器5不断地、连续地传回信息值，流体状态控制中心7根据这一信息值给巷道边界层扰流安装执行装置4发出执行命令，通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上的边界层扰流喷射口3喷射扰流12到巷道中并与输送流体11相互作用，流体运行状态监测传感器5将信号值实时传递到流体状态控制中心7，并通过流体状态控制中心7发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流12与巷道中的输送流体11融合并满足匀速均质运输输送流体11；
Ⅳ管道式输送流体系统1进入动态稳定工作态；
Ⅴ管道式输送流体系统1输送流体11过程中边界层效应始终可控。
本发明一种管道式输送流体系统中实现匀速均质运输装置，其优点在于是一种简单可靠，有效快速将管道式输送流体系统中的边界层效应可控，使得所输送流体不至于产生密度分成和速度分成现象，这样边界层附近就不能成为藏污纳垢之处，管道流体堵塞效应也就不会发生，外界掺杂的流体、液体、固体等就会融合于整个输送流体系统中实现输送，使其在复杂输送条件下也不具备边界层效应导致管道流体堵塞效应发生可能，管道式输送流体系统得以实现匀速均质运输，这样就解决了在管道式输送流体系统中，边界层效应劣化流体输送特性易导致管道流体堵塞这一业界瓶颈问题，从而避免由于管道流体堵塞现象产生的对人、设备、系统工作环境失控造成的恶性事件的发生。
附图说明
图1为一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置
图中的标号为：
1、管道式输送流体系统 2、边界层扰流生成器 3、边界层扰流喷射口 4、巷道边界层扰流安装执行装置 5、流体运行状态监测传感器 6、输送流体入口 7、流体状态控制中心 8、控制信号线 9、输送流体出口 10、扰流输送管路11、输送流体 12、扰流。
具体实施方式
实施方式1
一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置，是一种将附加的扰流体能量通过边界层扰流装置改善边界层流体活度和逸度，实现边界层效应可控，导致管道式输送流体系统中管道流体堵塞现象不发生的装置；该装置由管道式输送流体系统1、边界层扰流生成器2、边界层扰流喷射口3、巷道边界层扰流安装执行装置4、流体运行状态监测传感器5、输送流体入口6、流体状态控制中心7、控制信号线8、输送流体出口9、扰流输送管路10、输送流体11、扰流12组成；管道式输送流体系统1左侧与所输送流体11的输送流体入口6敞口连接，管道式输送流体系统1右侧与所输送流体11的输送流体出口9敞口连接，所输送流体11通过输送流体出口9排放到大气中，管道式输送流体系统1整个巷道空间中以螺旋线方式在巷道内测表面上安装巷道边界层扰流安装执行装置4，巷道边界层扰流安装执行装置4是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器2与流体状态控制中心7安装于管道式输送流体系统1左侧输送流体入口6工作区域外，距离输送流体入口6工作区域5米，边界层扰流生成器2由工作压力为5MPA的压力气提供主动力源，由工作压力为3MPA的压力水提供辅助流体动力源，该压力气和压力水通过边界层扰流生成器2生成一种新的气水雾化湍流体，供给边界层扰流喷射口3作为工作流体，安装在巷道边界层扰流安装执行装置4与边界层扰流生成器2通过扰流输送管路10密封连接、沿螺旋线每隔3米在巷道边界层扰流安装执行装置4上布置边界层扰流喷射口3一个，边界层扰流喷射口3与巷道边界层扰流安装执行装置4螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置4与扰流输送管路10相连接，巷道边界层扰流安装执行装置4通过控制信号线8与流体状态控制中心7连接，巷道边界层扰流安装执行装置4能根据流体状态控制中心7的命令调节边界层扰流喷射口3的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统1中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置4上每间隔20米布置一个流体运行状态监测传感器5，流体运行状态监测传感器5通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上，流体运行状态监测传感器5通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接，边界层扰流生成器2通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接。该装置的应用方法：
Ⅰ首先流体状态控制中心7发出巡检命令，接受并分析流体运行状态监测传感器5传回的信息值，信息值不需要启动边界层扰流生成器2，输送流体11通过输送流体入口6，经管道式输送流体系统1整个巷道空间到达输送流体出口9，最后排放大气中；
Ⅱ流体运行状态监测传感器5传回的信息值大于设定值时，流体状态控制中心7发出命令启动边界层扰流生成器2，扰流12通过扰流输送管路10到达巷道边界层扰流安装执行装置4，通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上的边界层扰流喷射口3喷射扰流12到巷道中并与输送流体11相互作用，流体运行状态监测传感器5将信号值实时传递到流体状态控制中心7，并通过流体状态控制中心7发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流12与巷道中的输送流体11融合并满足匀速均质运输输送流体11的目的，这样输送流体11通过输送流体入口6，经管道式输送流体系统1与扰流12在整个巷道空间相融合，将边界层效应降低到不影响输送流体11匀速均质运输流体，匀速均质运输态输送流体11到达输送流体出口9，最后排放大气中；
Ⅲ 流体运行状态监测传感器5不断地、连续地传回信息值，流体状态控制中心7根据这一信息值给巷道边界层扰流安装执行装置4发出执行命令，通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上的边界层扰流喷射口3喷射扰流12到巷道中并与输送流体11相互作用，流体运行状态监测传感器5将信号值实时传递到流体状态控制中心7，并通过流体状态控制中心7发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流12与巷道中的输送流体11融合并满足匀速均质运输输送流体11；
Ⅳ管道式输送流体系统1进入动态稳定工作态；
Ⅴ管道式输送流体系统1输送流体11过程中边界层效应始终可控。
实施方式2
巷道边界层扰流安装执行装置4是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器2与流体状态控制中心7安装于管道式输送流体系统1左侧输送流体入口6工作区域外，距离输送流体入口6工作区域30米，安装在巷道边界层扰流安装执行装置4与边界层扰流生成器2通过扰流输送管路10密封连接、沿螺旋线每隔8米在巷道边界层扰流安装执行装置4上布置边界层扰流喷射口3一个，边界层扰流喷射口3与巷道边界层扰流安装执行装置4螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置4与扰流输送管路10相连接，巷道边界层扰流安装执行装置4通过控制信号线8与流体状态控制中心7连接，巷道边界层扰流安装执行装置4能根据流体状态控制中心7的命令调节边界层扰流喷射口3的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统1中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置4上每间隔30米布置一个流体运行状态监测传感器5，流体运行状态监测传感器5通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上，流体运行状态监测传感器5通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接，边界层扰流生成器2通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接。其它同实施方式1.
实施方式3
巷道边界层扰流安装执行装置4是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器2与流体状态控制中心7安装于管道式输送流体系统1左侧输送流体入口6工作区域外，距离输送流体入口6工作区域10米，安装在巷道边界层扰流安装执行装置4与边界层扰流生成器2通过扰流输送管路10密封连接、沿螺旋线每隔5米在巷道边界层扰流安装执行装置4上布置边界层扰流喷射口3一个，边界层扰流喷射口3与巷道边界层扰流安装执行装置4螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置4与扰流输送管路10相连接，巷道边界层扰流安装执行装置4通过控制信号线8与流体状态控制中心7连接，巷道边界层扰流安装执行装置4能根据流体状态控制中心7的命令调节边界层扰流喷射口3的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统1中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置4上每间隔25米布置一个流体运行状态监测传感器5，流体运行状态监测传感器5通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上，流体运行状态监测传感器5通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接，边界层扰流生成器2通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接。其它同实施方式1 。
实施方式4
巷道边界层扰流安装执行装置4是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器2与流体状态控制中心7安装于管道式输送流体系统1左侧输送流体入口6工作区域外，距离输送流体入口6工作区域20米，安装在巷道边界层扰流安装执行装置4与边界层扰流生成器2通过扰流输送管路10密封连接、沿螺旋线每隔6米在巷道边界层扰流安装执行装置4上布置边界层扰流喷射口3一个，边界层扰流喷射口3与巷道边界层扰流安装执行装置4螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置4与扰流输送管路10相连接，巷道边界层扰流安装执行装置4通过控制信号线8与流体状态控制中心7连接，巷道边界层扰流安装执行装置4能根据流体状态控制中心7的命令调节边界层扰流喷射口3的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统1中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置4上每间隔25米布置一个流体运行状态监测传感器5，流体运行状态监测传感器5通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置4上，流体运行状态监测传感器5通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接，边界层扰流生成器2通过控制信号线8与流体状态控制中心7相连接。其它同实施方式1 。

Claims (2)

1.一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置，其特征在于是一种将附加的扰流体能量通过边界层扰流装置改善边界层流体活度和逸度，实现边界层效应可控，导致管道式输送流体系统中管道流体堵塞现象不发生的装置；该装置由管道式输送流体系统（1）、边界层扰流生成器（2）、边界层扰流喷射口（3）、巷道边界层扰流安装执行装置（4）、流体运行状态监测传感器（5）、输送流体入口（6）、流体状态控制中心（7）、控制信号线（8）、输送流体出口（9）、扰流输送管路（10）、输送流体（11）和扰流（12）组成；管道式输送流体系统（1）左侧与所输送流体（11）的输送流体入口（6）敞口连接，管道式输送流体系统（1）右侧与所输送流体（11）的输送流体出口（9）敞口连接，所输送流体（11）通过输送流体出口（9）排放到大气中，管道式输送流体系统（1）整个巷道空间中以螺旋线方式在巷道内测表面上安装巷道边界层扰流安装执行装置（4），巷道边界层扰流安装执行装置（4）是通过其金属安装架固定在预埋于巷道砌旋结构中的螺栓上，在边界层扰流生成器（2）与流体状态控制中心（7）安装于管道式输送流体系统（1）左侧输送流体入口（6）工作区域外，距离输送流体入口（6）工作区域5-30米，边界层扰流生成器（2）由工作压力为5-8MPA的压力气提供主动力源，由工作压力为3-5MPA的压力水提供辅助流体动力源，该压力气和压力水通过边界层扰流生成器（2）生成一种新的气水雾化湍流体，供给边界层扰流喷射口（3）作为工作流体，安装在巷道边界层扰流安装执行装置（4）与边界层扰流生成器（2）通过扰流输送管路（10）密封连接、沿螺旋线每隔3-8米在巷道边界层扰流安装执行装置（4）上布置边界层扰流喷射口（3）一个，边界层扰流喷射口（3）与巷道边界层扰流安装执行装置（4）螺纹连接，并通过巷道边界层扰流安装执行装置（4）与扰流输送管路（10）相连接，巷道边界层扰流安装执行装置（4）通过控制信号线（8）与流体状态控制中心（7）连接，巷道边界层扰流安装执行装置（4）能根据流体状态控制中心（7）的命令调节边界层扰流喷射口（3）的喷射方向、流量、压力等工作状态；管道式输送流体系统（1）中沿巷道轴向方向从左到右在巷道边界层扰流安装执行装置（4）上每间隔20-30米布置一个流体运行状态监测传感器（5），流体运行状态监测传感器（5）通过螺栓固定安装于巷道边界层扰流安装执行装置（4）上，流体运行状态监测传感器（5）通过控制信号线（8）与流体状态控制中心（7）相连接，边界层扰流生成器（2）通过控制信号线（8）与流体状态控制中心（7）相连接。
2.权利要求1所述的一种实现匀速均质运输流体的管道式输送装置的应用方法：
Ⅰ首先流体状态控制中心（7）发出巡检命令，接受并分析流体运行状态监测传感器（5）传回的信息值，信息值不需要启动边界层扰流生成器（2），输送流体（11）通过输送流体入口（6），经管道式输送流体系统（1）整个巷道空间到达输送流体出口（9），最后排放大气中；
Ⅱ流体运行状态监测传感器（5）传回的信息值大于设定值时，流体状态控制中心（7）发出命令启动边界层扰流生成器（2），扰流（12）通过扰流输送管路（10）到达巷道边界层扰流安装执行装置（4），通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置（4）上的边界层扰流喷射口（3）喷射扰流（12）到巷道中并与输送流体（11）相互作用，流体运行状态监测传感器（5）将信号值实时传递到流体状态控制中心（7），并通过流体状态控制中心（7）发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流（12）与巷道中的输送流体（11）融合并满足匀速均质运输输送流体（11）的目的，这样输送流体（11）通过输送流体入口（6），经管道式输送流体系统（1）与扰流（12）在整个巷道空间相融合，将边界层效应降低到不影响输送流体（11）匀速均质运输流体，匀速均质运输态输送流体（11）到达输送流体出口（9），最后排放大气中；
Ⅲ 流体运行状态监测传感器（5）不断地、连续地传回信息值，流体状态控制中心（7）根据这一信息值给巷道边界层扰流安装执行装置（4）发出执行命令，通过安装于巷道边界层扰流安装执行装置（4）上的边界层扰流喷射口（3）喷射扰流（12）到巷道中并与输送流体（11）相互作用，流体运行状态监测传感器（5）将信号值实时传递到流体状态控制中心（7），并通过流体状态控制中心（7）发出命令实时调整扰流量及压力方向，以使得扰流（12）与巷道中的输送流体（11）融合并满足匀速均质运输输送流体（11）；
Ⅳ管道式输送流体系统（1）进入动态稳定工作态；
Ⅴ管道式输送流体系统（1）输送流体（11）过程中边界层效应始终可控。
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