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Abstract

所述装置用于混合两种流体，两种流体中至少有一种是液体。该装置包括：一个两轴向端均开口以接收流体的管形容器(1)；至少有两个喷嘴(3，4)，它们互相隔开，用以输入流体；导流装置，有喷嘴伸入它的一端，而它的另一端大致在中部区域通入管形容器(1)，管形容器在此有开口，管形容器在此处围成一个撞击区(PZ)，由喷嘴(3，4)喷出并经导流装置涌出的流体流在撞击区互相撞击。与管形容器(1)牢固连接的导流装置具有至少两块闭合成空腔的筒壁并在其两端面有开口，导流装置筒壁的其中一个壁就是管形容器(1)的壁。

Description

用于混合两种流体的装置
本发明涉及一种混合两种流体的装置，两种流体中至少有一种是液体。该装置包括：一个两轴向端均开口以接收流体的管形容器：至少两个喷嘴，它们互相隔开，用以输入流体：导流装置，有喷嘴伸入它的一端，而它的另一端大致在中部区域通入管形容器，管形容器在此有开口，管形容器在导流装置通入处的高度上围绕成一个撞击区，在这里，由喷嘴喷射出并从导流装置涌出的流体流互相撞击。(DE-PS3818991)
本发明所谓的“流体”指液体和气体。该装置可用于混合液体和气体，或混合两种互不相溶的液体，或混合或者搅均两种相溶的液体。下面还详细叙述了混合液体和气体的另外两种有代表性的可能实例。
这样的“混合”已在废水处理中应用，这时须尽可能多地把氧气注入水中，氧气是微溶于水的。进行这样的混合，例如在化学反应中以及在气液之间的吸收和排出反应中，必须利用强烈的紊流，在两种流体之间形成很大的质量交换面积。这样就能增强气体和液体之间的质量交换。
德国期刊“Chemie-lngenieur-Technik”，1980年52卷第12期第951-965页记载了大量混合气体和液体的方法和装置。这些装置早已众所周知，而大多数在使用中却收效甚微，例如机械搅拌器、鼓泡塔。带有喷嘴环的反应器效果较好。
在已知的上述DE-PS 3818991装置中，流体混合时的质量交换得到了进一步的改善。当气体从喷嘴喷出后，即在喷嘴开口的紧接区域被液体的剪切场破碎，变成许多小气泡，同时，由喷嘴喷出的液流亦从管形容器中吸进液体或气液混合体。这样，喷嘴以后就形成了均匀的两相流，该两股两相流沿设定路线在管形容器中的撞击区互相撞击。在撞击区中气泡进一步破裂，流动的气液混合体的动能消失。用这种方法，不仅仅在撞击区，而且在管形容器撞击区上方或下方的其它区域，都能产生高度的紊流和很大的质量交换面积。这种装置在使用中已得到验证，而专利说明书却没有介绍其具体构造的详细内容。
上述发明的问题是仅提供了其装置的简单构造。
本发明依靠以下几点，问题就得到了解决。
-与管形容器牢固连接的导流装置具有至少两块闭合筒壁，在其中包卷着空腔，而两端面则有开口。而且
-导流装置筒壁的其中一个壁就是管形容器的壁。
该装置由管形容器和导流装置构成一个整体，结构紧密，因而易于安装使用。正因如此，该装置除可以直接被用作混合装置外，还可以用作例如大容量液体容器中的浸渍或组装成套装置。
由于管形容器的壁反正总是有的，现被用作导流装置的构成部分，故此导流装置做起来十分简单，仅需要把应放置在管形容器内侧或外侧的导流装置的另一部分筒壁牢固地连接到管形容器上即可。
在实施时，可以为该装置中所用的每一个喷嘴装配各自的导流管，但是，也可以安装一个环形导流装置，在其上装上相当多的喷嘴。
本发明其他优选实施方案参见从属权利要求。
附图描述了本发明的主要实施方案
图1示出本发明的装置工作原理图。
图2示出该装置的侧视图
图3和图4示出图2中该装置两种形态的横断面图。
图5示出该装置较图2到图4有所改进的实施方案。
图6示出能够用于该装置的喷嘴的放大示意图。
图7示出该装置的一种应用方式。
下面将进一步说明本发明用于混合液体和气体的装置，当然，该装置同样可用于混合两种互不相溶的液体或搅均两种互溶的液体。
管形容器1的优选形式是纵向延伸的圆柱管，气体GS和液体FL可在其中彼此混合，其做法如同将氧气尽可能多地溶解到液体FL中一样。管形容器1的轴向出口端有一个扩大部分2，两个喷嘴3和4设置其中，在一种情况下经喷嘴输入液体FL，在另一种情况下往喷嘴输入气体GS。喷嘴3和4是布置成能将液体和气体喷射入导流管5和6，导流管输入管形容器1的两个点是彼此完全相对的。管形容器1包括导流管5和6，也包括喷嘴3和4，它们均被置入盛有液体(如废水)的大容量容器7内。
从图1可清楚看出，导流管5和6基本上可与管形容器1平行延伸，在弯曲90度后与管形容器连接。两股气体和液体的喷流分开经过导流管5和6输送而在管形容器1的撞击区PZ相撞，该撞击区用虚线标出其边界。喷嘴3和4从扩大部分2吸入液体或气液混合体，从而形成如图1中箭头所示的内部循环。使用例如泵8，液体FL可自上而下传输或从外部循环。分离以后的液体可从容器7上的溢口9流走，而装置中的多余气体一部分可通过管形容器1排出，一部分通过容器7排出。
图1示出两个喷嘴3和4。但是，也可以使用两个以上的互相隔开的喷嘴。喷嘴3和4的优选形式是由两根同心管组成的两部件喷嘴。喷嘴在外形和尺寸上最好相同，以便将两股或多股同样的液流和气流输送到管形容器1中。如果使用了两个以上的喷嘴，与之相应的导流管的出液口最好沿管形容器1周边均匀地布置。因此，就三个喷嘴而言，导流管的出液口彼此应相距120°角。
图1所示的装置基本操作如下：
喷嘴3和4分散地输送液体FL和气体GS。气体GS由于被喷嘴3和4出口处液体FL的剪切场作用而弥散，大量气泡被液体FL裹带着，所形成的两股双组分/混合物在撞击区PZ相撞。气泡进一步弥散开，产生了加强的质量交换。大部分气泡保持悬浮在撞击区PZ，并且因此继续不断地进一步弥散，这就导致了格外强的质量交换。正因如此，撞击区应该尽可能地布置在管形容器1的中心位置，因此它大致就在管形容器的中心部位上。
该装置可制造成如图2-图4的结构。在这个实施例中，两个弯曲的闭合筒壁10和11是附在管形容器1的外侧，并在管形容器1竖边的两侧各形成了一个沿轴向延伸的、与管形容器1牢固连接的空腔。筒壁10和11在他们的顶面12和13处封闭，而在另一开口端处把喷嘴3和4伸入封闭的空腔中。图1已说明导流管筒壁10和11与管形容器1的管壁共同构成导流管。管形容器1的管壁在筒壁10和11的顶端12和13处有开口。管形容器1和筒壁10、11可由诸如塑料或金属材料制成。
筒壁10和11可以弯曲成图3所示的半圆形状，于是它就具有了优选的半圆形管14和15。当然，筒壁10和11也可以采用与图4的中空截面16和17一样的U形弯弧。
图5所示的是该装置有别于图2-图4所示的一种实施方案。其管形容器1在撞击区PZ的高度上是圆(环)形的，并且扩大的拐角是直角。在管形容器1的扩大部分，用一段管子18牢固地连结到管形容器上，连结可用例如图中简略画出的横向板片19，管段18与管形容器扩大部分之间留出了环形通道，管段18与通道是同心的。在此实施例中的导流装置是环形的。导流装置以管形容器1和管段18为边界，两者共同构成了导流装置的筒壁。这种实施方案最好使用两个以上的喷嘴，在园周上彼此相距90°的四个喷嘴是最佳使用方案。但是，在这里喷嘴数量也是可以任选的。
图5仅示出了两个喷嘴3和4，它们可以径向插入管形容器1。这种喷嘴的构造可按照例如图6中的放大示意图，它包括一个管子20，在管子20的园周面上开有一个喷口21，这样管子20输送来的液体FL大约折转90°后才进入管形容器1的导流装置。如图6所示，管形容器1的导流装置是由壁1和壁18作边界围起来的。为了输送气体GS，在喷嘴管20中整体装入一根细管22，上有出口23，该出口位于喷口17处。
上述装置不仅可用于例如废水处理，而且也可象描述图1时所说的那样，用作大容量容器7中的浸渍式组装成套装置。可以同时使用好几个这样的装置，如图7中就使用了装置A、B和C。其优点在于此装置可以用最佳的紧密尺寸来制造，而不用考虑其使用的对象。只是根据各自的需要而使用不同的装置数量，就象浸渍式组装成套装置那样。

Claims (7)

1.一种混合两种流体的装置，两种流体中至少有一种是液体，该装置包括一个两轴向端均开口以接收流体的管形容器；至少两个喷嘴，它们互相隔开用以输入流体：导流装置，有喷嘴伸入它的一端，而它的另一端大致在中部区域通入管形容器，管形容器在此有开口，管形容器在导流装置通入处的高度上围绕成一个撞击区，在这里，由喷嘴喷射出并从导流装置涌出的流体流互相撞击，其特征在于：
-与管形容器(1)牢固连接的导流装置具有至少两块闭合筒壁，在其中包卷着空腔，而两端面则有开口，而且
-导流装置筒壁的其中一个壁就是管形容器(1)的壁。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，导流装置包括至少两个由半圆管(14，15)包围起来的空腔，它位于管形容器(1)的外侧并与其壁相连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，导流装置包括至少两个由U形中空筒壁(16，17)围成的空腔，它位于管形容器(1)的外侧并与其壁相连接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，导流装置包括一个与所述管形容器(1)同心的管段(18)，此管段插入管形容器的扩大部分，并固定在管形容器中。
5.如权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，喷嘴(3，4)从径向向导流装置输送流体。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，在喷嘴(3，4)中装有连成一体的管(22)用来输送作为两种流体之一的气体。
7.权利要求1至6之一所述的装置在大容量液体容器(7)中充当浸渍式组装成套装置的应用。
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