CN202778297U

CN202778297U - 用于液体混合的预混合装置

Info

Publication number: CN202778297U
Application number: CN201220438002.5U
Authority: CN
Inventors: 李宏
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种用于液体混合的预混合装置，其包括包括：一管状的外壳，沿液体的流向，该外壳的内壁具有依次衔接的一第一直段、一锥形段和一第二直段，所述第二直段的直径小于第一直段的直径，在所述第一直段上具有一环形的凹槽，所述外壳上还开设有一药剂注入口，该药剂注入口与所述凹槽导通；一管状的内套，其设于所述外壳内；所述内套具有一第一段和一第二段，所述第一段的外径大于第二段的外径，且第一段与所述外壳紧密固定连接，第二段与所述凹槽形成一药剂缓冲区，所述内套的第二段还与外壳的第一直段形成一环形间隙，该环形间隙与所述药剂缓冲区衔接并导通。

Description

用于液体混合的预混合装置

技术领域

本实用新型涉及一种混合装置，尤其涉及一种液体混合装置。

背景技术

在废水处理过程中，预处理后的废液及二次沉淀后的淤泥需要排入悬浮物池内添加高分子絮凝剂(PAM），进行絮凝反应。絮凝就是废水经过与絮凝药剂充分混合后，再进入絮凝池进行絮凝的过程。为去除废水中的污染物，需要在水中投加适量的絮凝剂，经过一系列的混合、絮凝过程后，形成絮凝体，从而保证在后续的沉淀过程中具有良好的分离效果。絮凝过程可以分解成两个阶段：第一阶段为快速混合过程；第二阶段为缓慢的絮凝反应过程。以上两个过程并没有去除水中杂质颗粒，是为沉淀、过滤工艺创造必要条件。

当悬浮物液是一种固液两相流时，高分子絮凝剂由于粘度高而不易分散到悬浮物液中。如果将絮凝剂直接添加在悬浮物池内，会减弱药剂的絮凝效果造成药剂的浪费，并使后续在浓缩池的沉降性能变差，最终导致板框出泥含水率提高。为了获得最佳的絮凝效果，必须使絮凝剂溶液在悬浮物液中混合均匀。

目前一般药剂的混合技术主要分静态混合和动态混合两种方式：

动态混合主要通过搅拌设备，其搅拌过程是通过桨叶的旋转向搅拌槽内输入机械能，从而使流体获得适宜的流场形态，并在流场内进行动量、热量和质量的传递或者进行化学反应的过程。机械搅拌的混合池长期以来被认为是一种效率高的混合设备，它的水流特点在于具有返混的性质。但搅拌设备一般运用于较小的反应槽内，如果悬浮池体积很大，单点投加絮凝剂效果就会较差，多点投加絮凝剂也难以控制剂量。

静态混合器是相对动态混合器而提出的，它是借助流体管路的不同结构，得以在很宽的雷诺数范围内进行流体的混合，而又没有机械式可动部件的流体管路结构体，在管道内放置这种特别的、结构规则的构件，当两种或更多种流体等物质通过这些构件时被不断地切割和转向，使之混合均匀。这种装置可以安装在悬浮物提升泵出口管道处，但当泵输送的介质中含有大量的淤泥，其复杂的管路结构很容易使其内部发生堵塞。

静态混合器中还有一种射流混合装置。射流装置由一个中心驱动喷嘴和一个环形的吸入通道组成，通过压力水源驱动，吸入介质并混合，但其中心驱动喷嘴容易造成诱导流体的阻塞。

此外，水处理领域还有水力絮凝器。现在的水力絮凝形式多种多样，有隔板反应器、旋流反应器、水力澄清器、脉冲澄清器、折板反应器、波纹板反应器、网格反应器等，其均存在制作安装困难、容易堵塞、运行维护不便、絮凝效果受流量变化的影响等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于液体混合的预混合装置,其应当能够降低絮凝剂脉冲影响，提高药剂分布的均匀性，从而使高分子絮凝剂在固液两相流中快速混合均匀。

混合过程是在强制流动作用下通过主体扩散、湍流扩散和分子扩散，最终达到分子级均匀混合。刚加入的药剂首先形成大尺度的涡旋微团，在湍流拉伸、剪切作用下，大涡旋分裂成较小尺度的涡旋，能量从大涡旋传递到小涡旋，小涡旋则向更小的涡旋传递，直到更小尺度，最后因粘性应力的作用耗散为热。在这一过程中，水力条件对混合起决定性作用，因此如何控制水力条件，如何有效地消除大尺度涡旋，增加微小涡旋的比例，也就是如何增加颗粒碰撞次数，是能否提高混合效率的关键。

絮凝剂在与固液两相流的混合中有其自身的条件，其一是混合均匀，使得固体颗粒有均等的机会活的合絮凝剂分子的联接；其二是快速，一旦混合均匀，必须停止混合，保持流体的均匀流态，以免分子链废破坏，影响后续沉降反应。

基于上述发明原理，为了达到本实用新型的目的，本技术方案提供了一种用于液体混合的预混合装置，其包括：

一管状的外壳，沿液体的流向，该外壳的内壁具有依次衔接的一第一直段、一锥形段和一第二直段，所述第二直段的直径小于第一直段的直径，在所述第一直段上具有一环形的凹槽，所述外壳上还开设有一药剂注入口，该药剂注入口与所述凹槽导通；

一管状的内套，其设于所述外壳内；所述内套具有一第一段和一第二段，所述第一段的外径大于第二段的外径，且第一段与所述外壳紧密固定连接，第二段与所述凹槽形成一药剂缓冲区，所述内套的第二段还与外壳的第一直段形成一环形间隙，该环形间隙与所述药剂缓冲区衔接并导通。

进一步地，在预混合装置中，所述外壳的锥形段的长度L₁＝（0.5～1）D₂，D₂为所述内套的内径。

进一步地，在预混合装置中，所述第二直段的直径D₃是内套的内径D₂的1.2～1.5倍。

进一步地，在预混合装置中，所述外壳的锥形段的锥度α为18度。

本实用新型所述的用于液体混合的预混合装置通过合理的结构设计，使得其符合射流原理，从而降低了絮凝剂脉冲影响，从而大大提高了药剂分布的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于液体混合的预混合装置在一种实施例中的结构图。

图2为本实用新型所述的用于液体混合的预混合装置的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和实施例对本实用新型所述的技术方案进行进一步的解释说明。

图1显示了用于液体混合的预混合装置在一种实施例中的结构。如图1所示，该预混合装置包括管状的外壳1和设于管状的外壳1内的内套2。其中外壳1的内壁具有依次衔接的第一直段11、锥形段12和第二直段13，第二直段13的直径D₃小于第一直段11的直径D₁，在第一直段11上具有一环形的凹槽，该凹槽与内套2形成了药剂缓冲区3，外壳1上还开设有药剂注入口4，该药剂注入口4与药剂缓冲区3导通。内套2设于外壳1内，内套具有第一段21和第二段22，第一段21的外径大于第二段22的外径，且第一段21与外壳1通过螺纹连接，内套2的第二段22还与外壳1的第一直段11形成一环形间隙5，该环形间隙5与药剂缓冲区3衔接并导通。锥形段的长度L₁对预混合装置的混合性能有较大的影响，发明人通过大量试验发现L₁取0.5～1倍的D₂，D₂为内套2的内径。另外，为了更好的产生卷吸性，发明人设计第二直段13的直径D₃是内套2的内径D₂的1.2～1.5倍。

在本实施例中D₁为65mm，D₂为40mm，D₃为52mm，L₁为30mm，α为18度，环形间隙5的宽度为1mm。

本技术方案中的预混合装置采用了射流原理。由于管道内的空间是有限的，装置的射流属于有限空间射流。图2显示了预混合装置的工作原理。如图2所示，在流核区31，射流核心速度保持不变，即有流核存在。在外层，由于固壁边界的影响，被引射流受到固壁的剪切作用，且射流与被引射流之间还由于射流边界层的剪切作用而发生能量、质量的交换。在基本流动区32，随着能量、质量交换的加剧，射流边界层迅速扩展到壁面，流核消失，流场各参量之剩余剖面在此区基本相似，此区是有限空间射流流动的最基本区域。在回流区33，射流在扩展到固壁之前卷吸了所有的被引射流，固壁边界层会发生分离，在流动方向上产生回流。在管流区34内边界层由分离到再附，在再附点之后(无回流产生则在射流扩展到固壁后)，射流与被引射流混合接近均匀，流速趋于一致，在下游较远地区呈现出完全管流的流动特性，通过这一过程絮凝混合的均匀性大大得到了提高。

请继续参阅图1，该预混合装置主要是利用水力将絮凝剂快速扩散到所投加的水流中。絮凝剂首先进入预混合装置的药剂缓冲区3中，然后通过环形间隙5进入混合区C，与从吸入区A进入的悬浮液发生回流混合，由于环形间隙5的体积很狭小，而药剂缓冲区3的体积较大，使絮凝剂在经过这两个区域时受到节流作用，压力有所降低，减缓了隔膜泵的脉冲，确保稳定的压力输送至后续混合装置中。环形间隙5的环形特性使絮凝剂与管道内介质更能均匀接触，并且其角度与管道平行，不会对后续混合装置吸入的液体产生阻力。絮凝剂与悬浮物液在混合区C处交汇，在边界层的剪切作用下发生能量、质量的交换，由于α角度的存在，产生卷吸回流。进入管流区B后，两种流体混合接近均匀，流速趋于一致，现出完全管流的流动特性，形成大尺度的涡旋微团。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上具体实施例，随之有着许多的类似变化和变形。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形和变化，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于液体混合的预混合装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于液体混合的预混合装置，其特征在于，所述外壳的锥形段的长度L₁＝（0.5～1）D₂，D₂为所述内套的内径。

3.如权利要求2所述的用于液体混合的预混合装置，其特征在于，所述第二直段的直径D₃是内套的内径D₂的1.2～1.5倍。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的用于液体混合的预混合装置，其特征在于，所述外壳的锥形段的锥度α为18度。