CN86105583A - 冲击式静态混合器及其应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明叙述了一种冲击式静态混合器及其应用系统，它是由带有正反螺纹通道的内筒与外筒由静配合紧密相套以及输入、输出管和环形挡板所组成的混合器为主，附加射流三通元件、调节阀、供油泵和管道所联成的应用系统，适用于各种石油燃料掺水的混合乳化及其应用。

Description

本发明是一种静态混合器及其应用系统，能使油和水或多种互不相溶的液体通过混合装置达到充分混合乳化的目的。

静态混合器是利用在管道内安装不同元件以改进流体的流动状态来达到各种工艺目的，这种无转动部件以及其管道化的特点决定了它具有比其它混合器远为优越的性能，在石油、化工、轻工、交通、能源等部门都有着广泛的应用前景。

工程技术人员根据不同应用对象设计出各种静态混合器，如凯尼斯静态混合器、东丽高效混合器、兹别克叶桨式静态混合器、杰曼螺旋混合器等。各种静态混合器的设计都要考虑其混合特性、水力学特性、乳化性能以及化工过程的传质传热特性和萃取性能，这些性能指标都直接影响混合器的使用范围和工业应用价值。

本发明介绍了一种冲击式静态混合器及其应用系统，这是一种双套筒式混合乳化装置，附图一、二为该装置的剖式图，它是由外筒、内筒、输入管、输出管等组成。

结构如下：

外筒（1）：由筒体和端盖（2）组成，端盖上联有输入管（3）和输出管（4）。

内筒（5）：是一头开口一头密闭筒体上开有正反两条螺纹通道的厚壁筒体，正反螺纹通道（6）、（7）的角位差为180°，通道的横截面呈正方形。在密闭端端头正中钻有一适当的喷射孔（8），内筒是靠静配合套入外筒中，必要时可采用冷热套、焊接或螺栓固定，内外筒端头之间保持着一定的间距，该间距可由于内外筒的固定而得到解决，同时在内筒两端头留支脚也是一种保持间距的办法，上下间距构成了上下汇集合。

输入管（3）：由外筒一端经内筒开口端插入，至内筒中 2/3 处，插入内筒中的输入管 1/2 处还装有一环形挡板（9）。

联接于外筒体另一端头的为输出管。

冲击式静态混合器除具有某些化工过程特性外，值得指出的是它还具有较好的混合特性，水力学特性和乳化性能。利用上述混合器与本发明介绍的应用系统之间成功的匹配，不但使得混合器及其应用系统能充分地混合乳化两相以上互不相溶的液体，同时还具有良好的工作稳定性和适应性，特别适用于石油燃料掺水配制乳化燃油。这里关于“石油燃料”这一术语是指所有等级的石油产品，其中包括燃料及精馏分，诸如工业锅炉、加热炉、透平机，内燃机等所用的重油、柴油、煤油、汽油等。使用燃油掺水的乳化燃料以谋求提高燃烧效率，节约能源，减少公害的尝试，很久以前就有。为此而设计出了各种机械旋转式、腾翻冲击式、超声波和管式静态混合器以及相应的供油系统，有的供油系统还专门配制了微电脑控制装置，其目的都是为了达到充分乳化，提高供油系统工作的适应性和可靠程度。特别在运输机械的动力供油系统方面，因特殊使用环境，其运行工况条件更恶劣复杂，对供油系统和乳化装置的混合效果都有很高的要求。本文介绍的混合装置与供油系统成功地解决了这一问题。

系统见附图三。

由主管道来的液体，高速通过射流三通元件（10），由于负压作用另一种溶有微量表面活性剂的液体按比例同步被吸入，经供油泵（16）加压后由输入管进入混合器内筒，在射流三通元件吸入端装有一调节伐（11），用于进液量的比例调节。输入管中的液体在内筒中高速喷射在内筒封闭端盖（12）上，反射回流液经过环形挡板流到内外筒之间的下汇集合（13）中，分别沿正反两条螺纹通道高速流动，正反螺纹通道的汇交点两股高速流动的液体经多点反复撞击后，由内筒顶端沿切线方向进入内外筒端部之间的上汇集合（15）中，再与内筒封闭端盖上喷射孔（8）中高速喷射的一小股混合液一起由输出管送至燃烧室。

比重差较大的互不相溶液体的乳化液，其沉积速率的倒数即相对稳定性很大程度上取决于被混合乳化的分散相液滴的直径，而液滴直径取决于混合器中流体的混合强度和流体被粉碎碎化的程度。本发明设计依据之所在，就在于藉助于输入管出口流体高速喷射和挡板的作用以及流体空间和流向的不断改变，使混合液由高速到低速又到高速这种反复过程造成的湍流效果加大了混合强度和混合乳化的进行。而内筒端部和正反螺纹通道汇交点上混合液的多点交叉碰撞粉碎碎化作用、更进一步加速了乳化过程的进行。这种液体连续地加速湍动、撞击粉碎、改变流向和再加速等等，达到了被充分混合的目的，多点交叉碰撞粉碎使乳化效果更为明显。当混合液由正反螺纹通道中切线方向进入上汇集合时，是以双环流状态进入汇集合中，同时由内筒封闭端喷射孔高速冲出的少量混合液和可能的微量夹带气，使环流受到扰动，这少量喷射液还起着乳状液结构类型定向作用，对下步燃烧都有十分重要的意义。

按照本文介绍，下列数据可作设计时参考

螺距/内筒外径D＝0.4～0.6（当D＜50mm）

螺距/内筒外径D＝1～1.5（当D＞50mm）

汇集合间距H    H/D＝0.5～0.6

螺纹通道数    9～21

挡板直径/内筒内径＝0.7～0.8

喷射孔直径＝0.025×输入管直径

附图说明

（1）外筒    （2）端盖    （3）输入管    （4）输出管    （5）内筒    （6）（7）螺纹通道    （8）内筒端部喷射孔    （9）环形挡板    （10）射流三通元件    （11）调节伐    （12）内筒顶部端盖    （13）下汇集合    （14）螺纹通道汇交点    （15）上汇集合    （16）供油泵    （17）冲击式静态混合器    （18）300倍显微照片

实例一

本发明应用于国产东风和解放牌汽车随车乳化，使用70^＃汽油，掺水量10～13.5%（重量比）。在汽车油泵能力许可范围内，设计参数如下：

内筒长105mm，长径比约3.5

上下汇集合间距H约10mm

输入输出管φ8mm，环形挡板φ16mm

螺纹通道数9圈    螺距12mm

正反螺纹通道宽×深＝3×3mm

实测混合器水力阻力降：（水流量0.5升/分）

压降＝52mmHg乳状粒度为3～5u占70%

附图四

实例二

本发明应用于进口丰田牌双排座车随车乳化，使用70^＃汽油，掺水量约15%，在汽车油泵能力许可范围内，

设计参数如下：

内筒长97mm    长径比约3.5

上下汇集合间距8mm

输入输出管φ6mm    环形挡板φ12mm螺距12mm

螺纹通道数9圈    螺纹通道宽×深＝2×2mm

实测混合器水力阻力降（水流量0.3升/分）

阻力降为47mmHg。

Claims (6)

1、一种冲击式静态混合器及其应用系统，其特征在于混合器是由一个两端部密闭，一端联有输出管，一端联有输入管的外筒和一个一端开口，另一端密闭该端头正中有一小喷射孔，筒体外壁开有正反双螺纹通道的内筒紧密相套的筒状容器与输入管、输出管、环形挡板组成的混合器以及以此混合器为主体，由射流三通元件，调节伐、供油泵和管道联成的应用系统。

2、按照权利要求（1）所述的混合器，其特征在于内外筒是静配合相套而成，两筒端部之间留有适当间距，构成上、下两个汇集合。

3、按照权利要求（1）、（2）所述的混合器，其特征在于内筒外壁上开有正反双螺纹通道，两通道之间角位差为180°，内筒封闭端正中有一适当孔径的喷射孔。

4、按照权利要求（1）所述的混合器，其特征在于输入管由内筒开口端插入至内筒中 2/3 高度处。

5、按照权利要求（4）所述的混合器，其特征在于插入内筒中的的输入管上装有一环形挡板，其位置于插入内筒中的输入管的 1/2 处。

6、按照权利要求（1）、（2）（3）（4）（5）所述的混合器及其应用系统，其特征是应用系统各装置组成方式为-主，付管道汇联于一个射流三通上并由另一根管道联接于加压供油泵上，经混合器一直与燃烧室相联，在射流三通入口付管道上并设有一调节伐。

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