一種階梯型文丘里混合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合器，具體涉及一種階梯型文丘里混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]文丘里混合器是一種重要的氣液或液液混合裝置，廣泛應(yīng)用于工程實際之中。常用的文丘里混合器為一個喉部開孔的經(jīng)典文丘里管，主流流體在經(jīng)典文丘里管內(nèi)流過并在喉部產(chǎn)生負(fù)壓，使引入流體從開孔處被吸入并與主流流體相互沖擊、破碎形成混合紊流流體，從而達(dá)到混合的目的。但是，現(xiàn)有的文丘里混合器內(nèi)的擾動強(qiáng)度較小，存在著混合不均勻和混合效率低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種階梯型文丘里混合器，能夠有效地增大擾動強(qiáng)度，同時破壞了混合流體的邊界層，改善了擴(kuò)張段壁面附近的流場流動，充分減小了邊界層對混合效果的影響，避免出現(xiàn)主流流體流速較高，或引入流體流量較大引起的混合不均勻和混合效率低的問題，并且使本發(fā)明適用于更廣范圍的引入流體與主流流體的流量配比。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種階梯型文丘里混合器，包括依次相連通的主流流體流入管道1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)張段4和混合流體流出管道5以及設(shè)置在喉部3上流入引入流體的引入管6，收縮段2和擴(kuò)張段4均為階梯型。
[0006]所述收縮段2每級階梯的階梯高度相同；由收縮段2的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部3的階梯的長度為距離喉部3較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑沿主流流體流向呈階梯狀減小。
[0007]所述擴(kuò)張段4每級階梯的階梯高度相同；由擴(kuò)張段4的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部3的階梯的長度為距離喉部3較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑沿主流流體流向呈階梯狀增大。
[0008]所述收縮段2和擴(kuò)張段4的階梯為6個。
[0009]所述主流流體流入管道1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)張段4和混合流體流出管道5和引入管6均為回轉(zhuǎn)體。
[0010]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0011]1、本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器突破了以往文丘里管的設(shè)計方式，收縮段2和擴(kuò)張段4設(shè)計為階梯型結(jié)構(gòu)，有效地改善了壁面附近的流場分布，充分減小了邊界層對混合效果的影響。
[0012]2、本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器的收縮段2由若干個階梯型結(jié)構(gòu)組成，其特殊的階梯型結(jié)構(gòu)使主流流體在收縮段2的變徑處產(chǎn)生一系列渦旋，隨著主流流體流速的不斷增大，收縮段2產(chǎn)生的渦旋進(jìn)一步向喉部中心傳播，使主流流體更容易轉(zhuǎn)化為湍流流動，從而有效提高了主流流體與引入流體在喉部3附近的混合效率。
[0013]3、本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器的擴(kuò)張段4由若干個階梯型結(jié)構(gòu)組成，其特殊的階梯型結(jié)構(gòu)使主流流體與引入流體在混合過程中產(chǎn)生一系列渦旋，隨著擴(kuò)張段4的直徑呈階梯狀增大，渦旋結(jié)構(gòu)對流體的擾動也不斷增大，使主流流體與引入流體的混合更加均勻，強(qiáng)化了主流文丘里管的混合效果。
[0014]4、本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器的主流流體流入管道1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)張段4、混合流體流出管道5和引入管6均為回轉(zhuǎn)體，便于加工。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器的剖視圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器的左視圖。
[0017]圖3為本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器收縮段階梯處的流體流動示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器擴(kuò)張段階梯處流體的流動示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明一種階梯型文丘里混合器，包括依次相連通的主流流體流入管道1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)張段4、混合流體流出管道5和喉部3上流入引入流體的引入管6，收縮段2和擴(kuò)張段4均為階梯型。主流流體由主流流體流入管道1進(jìn)入收縮段2，收縮段2的階梯型結(jié)構(gòu)使主流流體在收縮段2的變徑處產(chǎn)生一系列渦旋，隨著主流流體流速的不斷增大，收縮段2產(chǎn)生的渦旋進(jìn)一步向喉部中心傳播，使主流流體更容易轉(zhuǎn)化為湍流流動，而且主流流體的擾動強(qiáng)度逐漸增大，從而有效提高了主流流體與引入流體在喉部3附近的混合效率。喉部3處形成的負(fù)壓將引入流體從引入管6吸入喉部3，主流流體在喉部3不僅與引入流體相互沖擊、破碎，由于內(nèi)部存在渦旋，主流流體還會將引入流體卷吸起來，從而使主流流體與引入流體的混合更加充分；主流流體與引入流體形成的混合流體進(jìn)入階梯型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張段4，混合流體在擴(kuò)張段4的變徑處會產(chǎn)生一系列的渦旋，隨著漸擴(kuò)段4的直徑呈階梯狀增大，渦旋結(jié)構(gòu)對流體的擾動也不斷增大，主流流體與引入流體的混合更加強(qiáng)烈，大大削弱了混合不均勻的現(xiàn)象，提高了混合效率，進(jìn)一步增強(qiáng)了混合效果。
[0021]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖1所示，收縮段2每級階梯的階梯高度相同；由收縮段2的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部3的階梯的長度為距離喉部3較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑從主流流體流入管道1的右端至喉部3的左端呈階梯狀減?。粩U(kuò)張段4亦呈階梯型，每級階梯的階梯高度相同；由擴(kuò)張段4的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部3的階梯的長度為距離喉部3較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑從喉部3的右端至混合流體流出管道5的左端呈階梯狀增大。本發(fā)明優(yōu)選收縮段2和擴(kuò)張段4的階梯均為6個。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖2所示，主流流體流入管道1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)張段4和混合流體流出管道5、引入管6均為回轉(zhuǎn)體，便于加工。
[0023]如圖3所示，當(dāng)主流流體流過收縮段2的某一級階梯時，主流流體的邊緣流沖擊收縮段階梯側(cè)壁8，邊緣流分離為向外流動的外邊緣流和向內(nèi)流動的內(nèi)邊緣流，所述外邊緣流沿著收縮段階梯側(cè)壁8和收縮段階梯上內(nèi)壁7流動，在向心力的作用下，逐漸向內(nèi)流動并匯入主流流體的中心流，外邊緣流的流動過程中，在收縮段階梯上內(nèi)壁7附近會產(chǎn)生一系列渦旋，這些渦旋隨著主流流體的流動逐漸向收縮段2的中心傳播，增大了主流流體的擾動強(qiáng)度；所述內(nèi)邊緣流又分為兩部分，其中遠(yuǎn)離收縮段階梯側(cè)壁8的部分直接匯入主流流體的中心流，而靠近收縮段階梯側(cè)壁8的部分則繞過側(cè)壁8和內(nèi)壁9構(gòu)成的拐角，沿著收縮段階梯下內(nèi)壁9繼續(xù)流動，并在側(cè)壁8和內(nèi)壁9構(gòu)成的拐角處產(chǎn)生渦旋，進(jìn)一步增大了主流流體的擾動強(qiáng)度。
[0024]如圖4所示，當(dāng)混合流體流過擴(kuò)張段4的某一級階梯時，混合流體的邊緣流沿著擴(kuò)張段階梯下內(nèi)壁12流動，當(dāng)流動至內(nèi)壁12和側(cè)壁11構(gòu)成的拐角時分為兩部分，其中遠(yuǎn)離擴(kuò)張段階梯下內(nèi)壁12的部分沿著原來的流動方向繼續(xù)向前流動；而靠近擴(kuò)張段階梯下內(nèi)壁12的部分則繞過內(nèi)壁12和側(cè)壁11構(gòu)成的拐角，沿著擴(kuò)張段階梯側(cè)壁11繼續(xù)流動，并在內(nèi)壁12和側(cè)壁11構(gòu)成的拐角處產(chǎn)生渦旋，增大了混合流體的擾動強(qiáng)度，增強(qiáng)了主流流體和引入流體之間的混合，之后，上述沿著擴(kuò)張段階梯側(cè)壁11流動的混合流體繼續(xù)流動至擴(kuò)張段階梯上內(nèi)壁10，在向心力的作用下，逐漸向內(nèi)流動并匯入混合流體的中心流，上述流動過程中，在擴(kuò)張段階梯上內(nèi)壁10附近產(chǎn)生一系列渦旋，這些渦旋隨著混合流體的流動逐漸向擴(kuò)張段4的中心傳播，進(jìn)一步增大了混合流體的擾動強(qiáng)度，強(qiáng)化了混合效果，提高了混合效率。
【主權(quán)項】
1.一種階梯型文丘里混合器，包括依次相連通的主流流體流入管道(1)、收縮段(2)、喉部(3)、擴(kuò)張段⑷和混合流體流出管道(5)以及設(shè)置在喉部(3)上流入引入流體的引入管(6)，其特征在于:所述收縮段(2)和擴(kuò)張段(4)為階梯型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯型文丘里混合器，其特征在于:所述收縮段(2)每級階梯的階梯高度相同；由收縮段(2)的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部(3)的階梯的長度為距離喉部(3)較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑沿主流流體流向呈階梯狀減小。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯型文丘里混合器，其特征在于:所述擴(kuò)張段(4)每級階梯的階梯高度相同；由擴(kuò)張段(4)的入口處至出口處，對于任意兩個相鄰的階梯，更靠近喉部(3)的階梯的長度為距離喉部(3)較遠(yuǎn)的階梯長度的1.5?1.6倍，其直徑沿主流流體流向呈階梯狀增大。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種階梯型文丘里混合器，其特征在于:所述收縮段(2)和擴(kuò)張段(4)的階梯為6個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯型文丘里混合器，其特征在于:所述主流流體流入管道(1)、收縮段(2)、喉部(3)、擴(kuò)張段(4)、混合流體流出管道(5)和引入管(6)均為回轉(zhuǎn)體。
【專利摘要】一種階梯型文丘里混合器，包括依次相連通的主流流體流入管道、收縮段、喉部、擴(kuò)張段和混合流體流出管道以及設(shè)置在喉部上流入引入流體的引入管，收縮段和擴(kuò)張段為階梯型。收縮段的階梯型結(jié)構(gòu)使主流流體的內(nèi)部產(chǎn)生渦旋，并在喉部卷吸引入流體，擴(kuò)張段的階梯型結(jié)構(gòu)使主流流體與引入流體組成的混合流體的內(nèi)部產(chǎn)生渦旋，本發(fā)明有效地增大了主流文丘里管內(nèi)流體的擾動強(qiáng)度，改善了混合不均勻的現(xiàn)象，提高了混合效率，使主流流體和引入流體之間的混合效果得到明顯的改善。
【IPC分類】B01F5/04
【公開號】CN105289347
【申請?zhí)枴緾N201510727761
【發(fā)明人】孔偉佳, 劉明, 吳東垠
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月30日