CN113893723A - 一种除雾剂和气团掺混的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种除雾剂和气团掺混的方法，包括：将除雾剂进行初步雾化，形成第一雾化流体；将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，压缩气团和第一雾化流体掺混，且第一雾化流体在文丘里管中进一步雾化，形成第二雾化流体；将第二雾化流体从文丘里管出口射出，形成目标流体。该方法可以实现大流量除雾剂和气团更加均匀的掺混。
Description
技术领域
本发明涉及一种除雾剂和气团掺混的方法。
背景技术
水溶胶是以水为分散介质、微米级或纳米级颗粒物均匀分散其中的胶体。目前水溶胶雾化掺混主要用在医药领域，广泛采用超声波雾化、超临界流体辅助雾化等方式，将药物均匀雾化后由患者吸入体内，常见于儿科、耳鼻喉科等科室的吸入式治疗。除雾剂是一种可以在空气中远距离输送的水溶胶，同时具有气溶胶的物理特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种除雾剂和气团掺混的方法，可以实现大流量除雾剂和气团更加均匀的掺混。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种除雾剂和气团掺混的方法，包括：
将除雾剂进行初步雾化，形成第一雾化流体；
将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，压缩气团和第一雾化流体掺混，且第一雾化流体在文丘里管中进一步雾化，形成第二雾化流体；
将第二雾化流体从文丘里管出口射出，形成目标流体。
优选的，所述将除雾剂进行初步雾化，包括：
将除雾剂通过雾化喷嘴喷入掺混室，形成雾化后的除雾剂；
将空气通入掺混室；
将空气和雾化后的除雾剂混合，形成第一雾化流体。
优选的，所述将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，包括：
将压缩气团通入文丘里管；
在文丘里管负压作用下，将第一雾化流体吸入文丘里管中。
优选的，所述压缩气团以脉冲方式运动。
优选的，所述文丘里管的喉道中，压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度为250～350m/s。
优选的，所述第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为微米级或者纳米级。
优选的，所述第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为0.01～50微米。
优选的，所述的除雾剂和气团掺混的方法，还包括：调整文丘里管的喉道直径，使得喉道中的不同流量的压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度维持在预设范围内。
优选的，所述的除雾剂和气团掺混的方法，还包括：将目标流体通过涡环发生器以涡环形式射出至团雾中。
优选的，所述目标流体从文丘里管发射器流出的初始速度大于10m/s。
与现有技术相比，本发明的一种除雾剂和气团掺混的方法，可以实现大质量比除雾剂和气团更加均匀的掺混。该方法包括：将除雾剂进行初步雾化，形成第一雾化流体；将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，压缩气团和第一雾化流体掺混，且第一雾化流体在文丘里管中进一步雾化，形成第二雾化流体；将第二雾化流体从文丘里管出口射出，形成目标流体。本申请的方案通过两级雾化掺混实现。初步雾化的除雾剂水溶胶气团被吸入文丘里管中，水溶胶在高速气流的曳力作用下进一步雾化和掺混，文丘里管喷出的水溶胶雾化粒径可达0.01～50微米，且与气团均匀掺混，满足远距离降低团雾浓度的要求。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种除雾剂和气团掺混的方法，包括：
步骤S10将除雾剂进行初步雾化，形成第一雾化流体。所述步骤S10具体包括：
S101将除雾剂通过雾化喷嘴喷入掺混室，形成雾化后的除雾剂。该步骤中对除雾剂进行初始雾化。
S102将空气通入掺混室。
S103将空气和雾化后的除雾剂混合，形成第一雾化流体。第一雾化流体中包括空气和雾化后的除雾剂。
如果将除雾剂直接通入文丘里管中，除雾剂雾化效果较差。本实施例将除雾剂初步雾化后，再通入文丘里管进行进一步雾化处理，可明显优化雾化效果。
步骤S20将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，压缩气团和第一雾化流体掺混，且第一雾化流体在文丘里管中进一步雾化，形成第二雾化流体。文丘里管的中部为喉道。喉道中的流体速度，是管路最小截面积位置的流体速度。根据质量守恒定律，面积最小的位置，速度最大。因此将第一雾化流体引射入该位置时，在高速气流的曳力下，可进一步雾化，提高雾化效果，形成第二雾化流体。
优选的，所述压缩气团由压缩气源产生的压缩气团。压缩气团可以脉冲式运动，持续输出。
优选的，所述文丘里管的喉道中，压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度为250～350m/s。该速度下，除雾剂的雾化可达到目标效果，即平均粒径小于50微米。
优选的，所述第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为微米级或者纳米级。第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为0.01～50微米。
该步骤中，所述将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，包括：
步骤S201将压缩气团通入文丘里管中；
步骤S202在文丘里管负压作用下，将第一雾化流体吸入文丘里管中。根据伯努利原理，文丘里管管路中速度大的位置，压力低。文丘里管的喉道处面积小，速度大，压力低于进口气压，从而产生了负压。
步骤S30将第二雾化流体从文丘里管出口射出，形成目标流体。所述目标流体中除雾剂和气团更加均匀的掺混。
优选的，所述压缩气团由压缩气源产生的压缩气团。
优选的，所述的除雾剂和气团掺混的方法，还包括：调整文丘里管的喉道直径，使得喉道中的不同流量的压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度维持在预设范围内。例如，流动速度达到250～350m/s。
优选的，所述的除雾剂和气团掺混的方法，还包括：将目标流体通过涡环发生器以涡环形式射出至团雾中。以涡环形式将目标流体射出。优选的，所述目标流体从文丘里管发射器流出的初始速度大于10m/s。
本实施例是一种将除雾剂水溶胶持续雾化并与气团均匀掺混的方法。本实施例可以应用在高速公路和机场等需要大气能见度的场所，也可推广应用在其他领域中。团雾治理是通过将输送携带除雾剂的气团至目标位置使团雾聚集沉降来实现。除雾剂是一种水溶胶，需雾化成微米和亚微米级的小液滴，并和空气气团均匀混合才能发挥最大效率。本专利可解决除雾剂的雾化和掺混问题，流量大、耗能低。
本申请的方案通过两级雾化掺混实现。第一级雾化掺混即步骤S10，除雾剂可由压力雾化喷嘴初步雾化喷入掺混室，初步雾化的除雾剂颗粒粒径大，且与空气掺混不均匀。第二级雾化即步骤S20，压缩气源产生压缩气团，初步雾化的除雾剂气团被吸入文丘里管中，除雾剂在高速气流的曳力作用下进一步雾化和掺混，文丘里管喷出的除雾剂雾化粒径可达0.01～50微米，且与气团均匀掺混，满足团雾治理的要求。
通过调节压缩空气的流量和喷嘴喷入的除雾剂流量可以自由控制压缩气团与除雾剂的混合比例。文丘里管的喉道中的流体速度直接影响最终雾化的效果。流体速度是指压缩气团的速度。喉道中的流体速度过小，雾化效果变差；喉道中的流体速度过大，又会导致噪声超标。文丘里管的喉道直径可调，通过调节喉道孔径可保持不同流量下喉道中流体速度的稳定。
第二雾化流体的平均雾化粒径（SMD）与文丘里管喉道的气流速度和流量满足下式：
其中：
为液滴的索太尔平均直径，单位
，v为喉道气流速度，单位m/s；
为液体的表面张力系数，单位dyn/cm，
为液体的密度，单位g/cm³；
为液体的粘性系
数，单位dyn*s/cm²；
为液体的流量，单位kg/s；
为气体的流量，单位kg/s。
根据质量守恒定律，文丘里管的喉道气流速度与流量满足如下关系：
根据公式可知：当液体流量占比较小时，雾化粒径与气流速度近似成反比。
设计一文丘里管，喉道直径0.03m，进出口直径0.05m，收缩段长0.08m，平直段长
0.04m，扩张段长0.18m，总长0.3m。压缩空气进口流量0.3kg/s，除雾剂质量流量0.01kg/s,
计算得文丘里管出口处除雾剂质量分数占比约为3.33%，平均雾化粒径15
。
下面进行仿真试验。
仿真软件名称：ANSYS FLUENT。仿真条件为设计喉道流量与雾化气团流量比1:1。喉道流量即文丘里管喉道中的压缩气团的流量，雾化气团流量是从文丘里管引射口引射入文丘里管中的第一雾化流体流量。流量入口条件是流量0.1kg/s。流量出口是压力出口，压力是大气压。文丘里管喉道直径0.03m，进出口直径0.05m，收缩段长0.08m，平直段长0.04m，扩张段长0.18m，总长0.3m。
图2为仿真试验结果云图。云图表示的是空气中雾化液滴（水）的含量，云图的边界是文丘里管的截面。流体因为密度、温度、压力、速度和浓度等条件的不均匀而扩散。本例中两股流体速度较大，因此掺混速度也较快。图2中，A部分为引射进入文丘里管的第一雾化流体，含有高浓度的除雾剂，浓度可达10%。文丘里管主管路中流动的压缩气团，为B部分，其中除雾剂含量是0。在文丘里管出口处，压缩气团和第一雾化流体基本掺混均匀。从图2中可以得出在文丘里管出口处实现了气团的均匀雾化和掺混。
Claims (10)
1.一种除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，包括：
将除雾剂进行初步雾化，形成第一雾化流体；
将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，压缩气团和第一雾化流体掺混，且第一雾化流体在文丘里管中进一步雾化，形成第二雾化流体；
将第二雾化流体从文丘里管出口射出，形成目标流体。
2.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述将除雾剂进行初步雾化，包括：
将除雾剂通过雾化喷嘴喷入掺混室，形成雾化后的除雾剂；
将空气通入掺混室；
将空气和雾化后的除雾剂混合，形成第一雾化流体。
3.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述将压缩气团和第一雾化流体通入文丘里管中，包括：
将压缩气团通入文丘里管；
在文丘里管负压作用下，将第一雾化流体吸入文丘里管中。
4.根据权利要求3所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，
所述压缩气团以脉冲方式运动。
5.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述文丘里管的喉道中，压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度为250～350m/s。
6.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为微米级或者纳米级。
7.根据权利要求4所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述第二雾化流体中的雾化颗粒的粒径为0.01～50微米。
8.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，还包括：调整文丘里管的喉道直径，使得喉道中的不同流量的压缩气团和第一雾化流体混合物的流动速度维持在预设范围内。
9.根据权利要求1所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，还包括：将目标流体通过涡环发生器以涡环形式射出至团雾中。
10.根据权利要求7所述的除雾剂和气团掺混的方法，其特征在于，所述目标流体从文丘里管发射器流出的初始速度大于10m/s。
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