CN206853486U - 一种混合单元及包含其的静态混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工设备技术领域，公开了一种混合单元及包含其的静态混合器，该混合单元包括若干斜楔结构，所述斜楔结构包括具有共用边的两三角形导流片或板，以及与所述共用边相对的两导流边，两导流边间的夹角为α，α＝360°/k，k为不小于3的整数；以所述斜楔结构共用边上的一顶点为中心，相邻的所述斜楔结构上的导流边彼此连接以形成具有k个角的圆周形结构。采用上述混合单元及包含其的静态混合器，保证了朝向该顶点流动的流体被分为若干股流体，各股流体与被相邻混合单元分割的相应股流体混合和掺混，提高了混合效果；再者，无需现有技术那样采用较长的折流通道，降低了阻力，进而降低了能耗。

Description

一种混合单元及包含其的静态混合器

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，具体涉及一种混合单元及包含其的静态混合器，特别涉及一种多角斜楔式混合单元及包含其的静态混合器。

背景技术

混合器，顾名思义，是将两种及以上的流体混匀的工具，其常被置入过程管道、烟道或一般性流道中，实现对过程流体的混合。在工业生产过程中，工业混合器又细分为管道混合器、汽水混合器、漩涡混合器、气液混合器和静态混合器等。其中的静态混合器是一种先进的单元设备，其与搅拌器不同，它内部并无运动部件，只有静止元件，主要运用流体流动和内部单元以实现各种流体的混合

现有技术中比较常见的静态混合器是SV型混合器，其内部的混合单元是由精心设计的波纹片组装而成的圆柱体，产品本身无运动部件，依靠单元的特殊结构和流体运动，使互不相溶的流体各自分散，彼此混合，达到一定的混合效果，其适用于化工、石油、制药、食品、精细加工、塑料、环保、合成纤维、矿治等部门的混合、反应、萃取、吸收、注塑、配色、传热等过程。如中国专利文献201620917031.8公开了一种静态混合器及包含其的脱硝系统，其包括至少两个折流板，折流板上成型有起伏的折流面，折流板与烟道的内壁之间，或者与相邻的折流板之间分别形成适于烟气和还原剂折流混合的折流通道，最终达到了混合烟气与还原剂、提高脱硝率的目的。

上述技术通过折流通道使烟气与还原剂在其中形成折线形流动，进而在折流板与烟道的内壁之间，或相邻两个折流板间形成局部涡流。但是，折流通道的设置提高了流体流动的阻力，增加了能耗；再者，流体被分为多股，各股在各自折流通道内混合，难以实现各股间的有效混合，故，混合效果有待提高。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的是现有静态混合器混合效果差的缺陷，进而提供一种混合效果好、能耗低、组装方便和结构简单的混合单元及包含其的静态混合器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型所提供的混合单元，包括，

若干斜楔结构，所述斜楔结构包括具有共用边的两三角形导流片或板，以及与所述共用边相对的两导流边，两导流边间的夹角为α，α＝360°/k，k为不小于3的整数；

以所述斜楔结构共用边上的一顶点为中心，相邻的所述斜楔结构上的导流边彼此连接以形成具有k个角的圆周形结构。

优选地，所述共用边的长度小于所述导流边的长度；

3≤k≤8。

进一步地，所述共用边与所述导流边的长度之比为1：(1.2-5)。

优选地，所述共用边与所述顶点所在的水平面间的夹角为δ，15°≤δ≤85°；

与所述导流边相对的边和所述共用边或其延长线的夹角分别为β和γ，-45°≤β≤45°，-45°≤γ≤45°。

进一步地，所述混合单元上的导流边均在同一平面上，所述共用边与所述导流边所在平面的夹角为δ；

β和γ两者中一个为正角，一个为负角，其中，β的正方向定义为逆时针方向，γ的正方向定义为顺时针方向。

优选地，所述导流片或板上成型有导流面，所述导流面为曲面；

所述共用边、所述导流边以及与所述导流边相对的边上均成型有曲线。

优选地，所述导流面上成型有凸起部和凹陷部；

所述曲线为齿形折线。

另外，本实用新型还提供了一种静态混合器，包括若干上述混合单元。

优选地，所述混合单元彼此间角对角连接以周期性或非周期性排布形成混合截面。

优选地，相邻的所述混合单元所围成的空隙中填充有比其角数小的混合单元，或者不小于其角数且采用等比例缩小的混合单元。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型实施例所提供的混合单元，包括若干斜楔结构，该斜楔结构包括具有共用边的两三角形导流片或板，以及与共用边相对的两导流边，两导流边间的夹角为α，α＝360°/k，k为不小于3的整数，且以斜楔结构共用边上的一顶点为中心，相邻的斜楔结构上的导流边彼此连接以形成具有k个角的圆周形结构，通过上述设置，保证了朝向该顶点流动的流体被分为若干股流体，各股流体与被相邻混合单元分割的相应股流体混合和掺混，提高了混合效果；再者，无需现有技术那样采用较长的折流通道，降低了阻力，进而降低了能耗。

2)本实用新型实施例所提供的混合单元，斜楔结构中共用边的长度小于导流边的长度，保证了斜楔结构整体具有凹形的几何特征，进一步提高流体混合和掺混的程度；优化δ的大小，保证流体流过混合单元时，产生与流动方向垂直的径向速度，利于流体的混合和掺混；优化β和γ的大小，保证流体在流动方向上产生交错速度分量，以使流体流过此混合单元时产生平行于主流动方向的旋涡，在混合单元的影响区域内实现流体的充分搅拌，同时，由于旋涡方向与主流动方向大致平行，降低了涡能损失。总之，通过优化δ、β和γ的大小，共同优化混合单元对流场的导流及混合效果。

3)本实用新型实施例所提供的混合单元，β和γ同为正值时，混合单元主要以导流和斜楔处涡旋为主，达到混合目的；β和γ两者中一正一负时，混合单元中的斜楔结构中含凹形结构，加速来流边界层分离，使来流产生强涡旋，到达较强的的混合效果。

4)本实用新型实施例所提供的混合单元，共用边、导流边以及与导流边相对的边上均成型有曲线，该曲线为齿形折线，可有效减少压损和气动噪音；导流面上成型有凸起部和凹陷部，可控制流动状态，优化混合效果和流动特性。

5)本实用新型实施例所提供的静态混合器，采用上述混合单元，具有混合效果好、能耗低、组装方便和结构简单等特点，能广泛应用于化工、医药、食品、日化、农药、石油、造纸、化纤、生物、环保等多个行业，最高分散程度可达到1μm以下，液—液相的不均匀度a≤1～2％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中斜楔结构的结构示意图。

图2为图1中的右视图。

图3为本实用新型实施例中混合单元的一种结构示意图。

图4为图3中的背面视图的侧视图。

图5为本实用新型实施例中混合单元的另一种结构示意图。

图6为图5中的背面视图。

图7为本实用新型实施例中具有三角的混合单元的结构示意图。

图8为本实用新型实施例中具有四角的混合单元的结构示意图。

图9为本实用新型实施例中具有五角的混合单元的结构示意图。

图10为本实用新型实施例中静态混合器的一种结构示意图。

图11为本实用新型实施例中静态混合器的另一种结构示意图。

附图标记如下：

1-斜楔结构；2-混合单元；3-共用边；4-导流边；5-顶点。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种混合单元2，如图1和2所示，包括若干斜楔结构1，斜楔结构1包括具有共用边3的两三角形导流片或板，以及与共用边3相对的两导流边4，两导流边4间的夹角为α，α＝360°/k，k为不小于3的整数；以斜楔结构1共用边3上的一顶点5为中心，相邻的斜楔结构1上的导流边4彼此连接以形成具有k个角的圆周形结构。作为可选择的实施方式，在本实施例中，如图3、4、5和6所示，k为6，在其它实施方式中，如图7所示，k为3；如图8所示，k为3；如图9所示，k为5。

在上述混合单元2中，通过上述设置，保证了朝向该顶点流动的流体被分为若干股流体，各股流体与被相邻混合单元分割的相应股流体混合和掺混，提高了混合效果；再者，无需现有技术那样采用较长的折流通道，降低了阻力，进而降低了能耗。

为了保证斜楔结构1整体具有凹形的几何特征以进一步提高流体混合和掺混的程度，共用边3的长度小于导流边4的长度。

作为优选的实施方式，3≤k≤8，通过设置k的个数，兼顾了混合效果和装置简便性；共用边3与导流边4的长度之比为1：(1.2-5)，优化斜楔结构1的凹形这一几何特征，提高流体混合效果，同时控制混合单元的覆盖率，决定其对应的影响区域的尺寸。

在上述技术方案的基础上，如图1、2和4所示，共用边3与顶点5所在的水平面间的夹角为δ，15°≤δ≤85°，以优化δ的大小，保证流体流过混合单元2时，产生与流动方向垂直的径向速度，利于流体的混合和掺混；与导流边4相对的边和共用边3或其延长线的夹角分别为β和γ，-45°≤β≤45°，-45°≤γ≤45°，以优化β和γ的大小，保证流体在流动方向上产生交错速度分量，以使流体流过此混合单元2时产生平行于主流动方向的旋涡，在混合单元2的影响区域内实现流体的充分搅拌，同时，由于旋涡方向与主流动方向大致平行，降低了涡能损失。总之，通过优化δ、β和γ的大小，共同优化混合单元2对流场的导流及混合效果。

作为可选择的实施方式，如图3和4所示，混合单元2上的导流边4均在同一平面上，共用边3与导流边4所在平面的夹角为δ；

β和γ同为正值，混合单元2主要以导流和斜楔处涡旋为主，达到混合目的；如图5和6所示，β和γ两者中一个为正角，一个为负角，混合单元2中的斜楔结构中含凹形结构，加速来流边界层分离，使来流产生强涡旋，到达较强的的混合效果，其中，β的正方向定义为逆时针方向，γ的正方向定义为顺时针方向。

作为可选择的实施方式，导流片或板上成型有导流面，导流面为曲面；

共用边、导流边4以及与导流边4相对的边上均成型有曲线。

进一步地，导流面上成型有凸起部和凹陷部，以控制流动状态，优化混合效果和流动特性；

曲线为齿形折线，以控制流动状态，优化混合效果和流动特性。

实施例2

本实施例提供了一种静态混合器，如图10和11所示，包括若干实施例1中的混合单元2。

作为可选择的实施方式，在本实施例中，如图10所示，选择具有六角的混合单元彼此间角对角连接以周期性形成混合截面。在其它实施方式中，如图11所示，为达到截面覆盖要求以及优化混合效果，静态混合器中各混合单元可为不同的角数，如选择具有六角的混合单元彼此间角对角连接以周期性形成混合截面，且相邻的混合单元所围成的空隙中填充有比其角数小的混合单元(如可为具有三角的混合单元，使三角的混合单元在空隙中周期性排布)，或者不小于其角数且采用等比例缩小的混合单元。

采用上述混合单元的静态混合器，具有混合效果好、能耗低、组装方便和结构简单等特点，能广泛应用于化工、医药、食品、日化、农药、石油、造纸、化纤、生物、环保等多个行业，最高分散程度可达到1μm以下，液—液相的不均匀度a≤1～2％。

需要说明的是，静态混合器中混合单元不但可如上面那样周期性排布，还可以非周期性排布，各混合单元尺寸可以是相同的，也可以采用等比例缩小或者放大的混合单元。混合截面的大小可根据实际需要进行选择，如可根据过程管道、烟道或一般性流道的内径去确定混合单元的个数、尺寸，角数以及排布方式等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种混合单元，其特征在于，包括，

若干斜楔结构，所述斜楔结构包括具有共用边的两三角形导流片或板，以及与所述共用边相对的两导流边，两导流边间的夹角为α，α＝360°/k，k为不小于3的整数；

以所述斜楔结构共用边上的一顶点为中心，相邻的所述斜楔结构上的导流边彼此连接以形成具有k个角的圆周形结构。

2.根据权利要求1所述的混合单元，其特征在于，所述共用边的长度小于所述导流边的长度；

3≤k≤8。

3.根据权利要求2所述的混合单元，其特征在于，所述共用边与所述导流边的长度之比为1：(1.2-5)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的混合单元，其特征在于，所述共用边与所述顶点所在的水平面间的夹角为δ，15°≤δ≤85°；

与所述导流边相对的边和所述共用边或其延长线的夹角分别为β和γ，-45°≤β≤45°，-45°≤γ≤45°。

5.根据权利要求4所述的混合单元，其特征在于，所述混合单元上的导流边均在同一平面上，所述共用边与所述导流边所在平面的夹角为δ；

β和γ两者中一个为正角，一个为负角，其中，β的正方向定义为逆时针方向，γ的正方向定义为顺时针方向。

6.根据权利要求5所述的混合单元，其特征在于，所述导流片或板上成型有导流面，所述导流面为曲面；

所述共用边、所述导流边以及与所述导流边相对的边上均成型有曲线。

7.根据权利要求6所述的混合单元，其特征在于，所述导流面上成型有凸起部和凹陷部；

所述曲线为齿形折线。

8.一种静态混合器，其特征在于，包括若干权利要求1-7中任一项所述的混合单元。

9.根据权利要求8所述的静态混合器，其特征在于，所述混合单元彼此间角对角连接以周期性或非周期性排布形成混合截面。

10.根据权利要求8或9所述的静态混合器，其特征在于，相邻的所述混合单元所围成的空隙中填充有比其角数小的混合单元，或者不小于其角数且采用等比例缩小的混合单元。