CN211120729U - 大流量汽水混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大流量汽水混合器，它涉及一种蒸汽混合加热设备。本体内安装有多个阵列排布的混合单元，本体侧面设有蒸汽进口管，蒸汽进口管的管口处设有蒸汽环腔，蒸汽环腔通过腔壁上的蒸汽分布孔与混合单元相通，本体下部设置有水入口管，本体上部设置有出口管道；所述混合单元由外筒、内筒、定位销、布水孔、混合环腔、蒸汽均布孔组成，内筒通过定位销固定在外筒的中间，内筒与外筒之间形成有混合环腔，外筒的下部均匀分布有多个蒸汽均布孔，内筒的筒壁上均匀分布有多个布水孔，所述内筒底部与水入口管相通。本实用新型实现蒸汽与水的均匀混合，保证了汽水混合品质，具有更好的混合破碎特性，制造方便，使用灵活，应用前景广阔。

Description

大流量汽水混合器

技术领域

本实用新型涉及的是一种蒸汽混合加热设备，具体涉及大流量汽水混合器。

背景技术

在反应堆工程试验时，由于模拟原型中一些工况的需要，需要在饱和状态下，将给定流量的蒸汽和水均匀的混合，以获得试验需要的汽水两相流动，从而为反应堆工程试验提供合适的流体介质。通常，汽水混合过程，是流速较高的蒸汽，对流速较低的水进行撕裂、粉碎中完成的。然而在大流量下，汽水混合在空间上的均匀分布，仅仅依靠流体在空间的紊动扩散，需要的流动长度将会很长，难以实现，需要通过良好的汽水混合器设计，来增强空间的均匀分布。

目前的汽水混合器，分为浸没式和管道式两种，这两种混合器的主要目的，是将蒸汽均匀分布到冷水中，并将冷水加热。其中管道式蒸汽水混合加热器的核心为一个拉法尔喷管，冷水从喷管中流过，喷管上钻有很多的斜孔，外部的蒸汽经过斜孔进入喷管，并与喷管内冷水剧烈混合，从而实现冷水加热的过程；浸没式蒸汽水混合器的混合过程与管道式的主要区别在于，通过一个带斜孔的圆筒芯体，将蒸汽喷射入冷水中，并产生剧烈的旋转混合运动，从而实现蒸汽水的混合加热过程。

上述两种汽水混合器在处理饱和蒸汽和饱和水的混合过程中存在以下问题：

(1)管道式蒸汽水混合器，其蒸汽从喷管的侧壁进入，水对蒸汽有较好的破碎作用，但由于蒸汽进入是横向流动，需要利用水的流动提供轴向流动的压头来让蒸汽产生轴向加速，当蒸汽量较大时，无疑会在喷管轴向形成很大的压差，导致孔和孔之间的流量变化大，设备将无法稳定工作，无法实现要求的蒸汽水混合比例；

(2)管道式蒸汽水混合器中，由于蒸汽是横向流动，能够实现的轴向流速较低，无法利用蒸汽的高速流动破碎水，因此无法实现蒸汽夹带水情况下的均匀分布；

(3)浸没式蒸汽水混合器通过蒸汽喷水到水中的方式，可以实现很大流量的蒸汽水混合，然而该形式的混合器采用了斜孔来形成旋转运动，在管道中会产生绕管道轴线的旋动，当这种旋流进入直管道式，会因旋流的离心力，出现二次分离，是混合器应用环境中需要避免的。

为了解决上述问题，设计一种新型的大流量汽水混合器尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种大流量汽水混合器，结构简单，设计合理，实现蒸汽与水的均匀混合，保证了汽水混合品质，使汽水两相混合物的分布较为均匀，且沿管道的流动为直线流动，制造方便，实用性强，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：大流量汽水混合器，包括本体、蒸汽进口管、混合单元、蒸汽分布孔、蒸汽环腔、水入口管和出口管道，本体内安装有多个阵列排布的混合单元，本体的侧面设置有蒸汽进入的蒸汽进口管，蒸汽进口管的管口处设有蒸汽环腔，蒸汽环腔通过腔壁上设置的蒸汽分布孔与混合单元相通，本体的下部设置有水入口管，本体的上部设置有出口管道。

作为优选，所述的混合单元由外筒、内筒、定位销、布水孔、混合环腔、蒸汽均布孔组成，内筒通过定位销固定在外筒的中间，内筒与外筒之间形成有混合环腔，外筒的下部均匀分布有多个蒸汽均布孔，内筒的筒壁上均匀分布有多个布水孔，所述内筒底部与水入口管相通。

作为优选，所述的混合单元按照三角形排列构成，形成与出口管道同轴线的混合阵列，可以采用方形排列代替三角形排列。

作为优选，所述的混合单元采用直钢管结构，所述外筒、内筒均采用圆钢管，也可替换为方管，同样能实现混合破碎功能。

本实用新型的有益效果：(1)混合单元采用蒸汽轴向流动，产生的蒸汽水两相混合物直线进入下游管道，从而较好的保证了汽水混合品质，避免了前述浸没式混合器因旋流运动导致的汽水二次分离现象，保证设备的稳定工作，实现要求的蒸汽水混合比例；

(2)采用轴向的高流速蒸汽运动，与横向低流速水之间产生高速度差，实现水的撕裂破碎，同时很好地适应了使用条件中汽水混合物蒸汽比例高的条件，具有更好的混合破碎特性；

(3)混合器采用阵列排布，可以大幅降低混合器的长度，使用更灵活，同时混合单元采用直钢管结构，制造更方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型混合单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：大流量汽水混合器，包括本体1、蒸汽进口管2、混合单元3、蒸汽分布孔4、蒸汽环腔5、水入口管6和出口管道7，本体1内安装有多个阵列排布的混合单元3，本体1的侧面设置有蒸汽进入的蒸汽进口管2，蒸汽进口管2的管口处设有蒸汽环腔5，蒸汽环腔5通过腔壁上设置的蒸汽分布孔4与混合单元3相通，本体1的下部设置有水入口管6，本体1的上部设置有出口管道7；所述的混合单元3由外筒301、内筒302、定位销303、布水孔304、混合环腔305、蒸汽均布孔306组成，内筒302通过定位销303固定在外筒301的中间，内筒302与外筒301之间形成有混合环腔305，外筒301的下部均匀分布有多个蒸汽均布孔306，内筒302的筒壁上均匀分布有多个布水孔304，所述内筒302底部与水入口管6相通。

值得注意的是，所述的混合单元3按照三角形排列构成，形成与出口管道7同轴线的混合阵列，可以采用方形排列代替三角形排列。

此外，所述的混合单元3采用直钢管结构，相较于采用拉法尔喷管的管道式混合器，结构简单、制造容易；所述外筒301、内筒302均采用圆钢管，也可替换为方管，同样能实现混合破碎功能。

本具体实施方式的工作原理为：工作时，水由水入口管6进入，蒸汽通过侧面的蒸汽进口管2进入蒸汽环腔5中，在蒸汽分布孔4的作用下，实现周向均匀地进入混合单元3阵列区，蒸汽从外筒301下部的蒸汽均布孔306沿着外筒301周向进入内、外筒之间的混合环腔305，形成沿混合环腔305向上的高速蒸汽流，水从内筒302内向上流动，并在混合环腔305的上部沿着布水孔304流出到混合腔内，与轴向流动的高速蒸汽相遇，由于蒸汽具有较高的轴向流速，而水为横向流入，其初始轴向速度为零，因此两者存在很大的速度差，从而实现了高速蒸汽对低速水的撕裂破碎作用；水与蒸汽经过混合单元3的混合破碎作用后形成的混合良好的汽水两相混合物，从混合单元3的上部出来，直线地进入出口管道7。

本具体实施方式混合单元采用蒸汽轴向流动，产生的蒸汽水两相混合物直线进入下游管道，从而较好地保证了汽水混合品质，避免了因旋流运动导致的汽水二次分离现象；由于采用高流速蒸汽运动，很好地适应了使用条件中汽水混合物蒸汽比例高的条件，通过轴向的高蒸汽流速，与横向低流速水之间产生高速度差，实现水的撕裂破碎，具有更好的混合破碎特性，有效克服现有混合器中能够实现的蒸汽水比例低、难以实现大流量下管道内蒸汽水均匀混合的实际问题。

本具体实施方式混合器采用阵列排布结构，实现大直径管道内蒸汽水两相均匀分布，由于采用混合单元阵列的结构，可根据实际需要改变混合单元数量以适应不同参数及管道直径的需求，灵活实用，同时每个混合单元需要的混合长度较短，可大幅降低混合器的长度，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.大流量汽水混合器，其特征在于，包括本体(1)、蒸汽进口管(2)、混合单元(3)、蒸汽分布孔(4)、蒸汽环腔(5)、水入口管(6)和出口管道(7)，本体(1)内安装有多个阵列排布的混合单元(3)，本体(1)的侧面设置有蒸汽进入的蒸汽进口管(2)，蒸汽进口管(2)的管口处设有蒸汽环腔(5)，蒸汽环腔(5)通过腔壁上设置的蒸汽分布孔(4)与混合单元(3)相通，本体(1)的下部设置有水入口管(6)，本体(1)的上部设置有出口管道(7)。

2.根据权利要求1所述的大流量汽水混合器，其特征在于，所述的混合单元(3)按照三角形排列构成，形成与出口管道(7)同轴线的混合阵列。

3.根据权利要求1所述的大流量汽水混合器，其特征在于，所述的混合单元(3)由外筒(301)、内筒(302)、定位销(303)、布水孔(304)、混合环腔(305)、蒸汽均布孔(306)组成，内筒(302)通过定位销(303)固定在外筒(301)的中间，内筒(302)与外筒(301)之间形成有混合环腔(305)，外筒(301)的下部均匀分布有多个蒸汽均布孔(306)，内筒(302)的筒壁上均匀分布有多个布水孔(304)，所述内筒(302)底部与水入口管(6)相通。

4.根据权利要求2所述的大流量汽水混合器，其特征在于，所述的混合单元(3)按照方形排列构成，形成与出口管道(7)同轴线的混合阵列。

5.根据权利要求3所述的大流量汽水混合器，其特征在于，所述的混合单元(3)采用直钢管结构，所述外筒(301)、内筒(302)均采用圆钢管。

6.根据权利要求5所述的大流量汽水混合器，其特征在于，所述的外筒(301)、内筒(302)均为方钢管。

Images