一种汽液混合器的制作方法

本发明涉及一种混合器，特别涉及一种汽液混合器。

背景技术：

汽液两相流是多相流动中最为普遍的一种形式，广泛存在于各个工业生产过程中，在国民经济和日常生活中起着非常重要的作用。例如，能源动力工业过程中的锅炉、换热器、汽水分离器和化学工业过程中的重沸器、冷凝器等设备，制冷低温工业过程中的蒸汽压缩制冷设备，以及石油工业中的油气开采、油气混输等过程中，都存在汽液两相流动体系。此外，随着空间技术的发展，在航空航天领域的卫星、空间站和空间平台等微重力条件下的设备中，也存在有汽液两相流。因此汽夜两相流的研究也变得越来越重要了，汽液两相流的研究中最重要的就是如何将汽体和液体进行均匀、合理的混合，所以汽液混合器的研究就显得非常有必要。

汽液混合器的效率高低取决于两部分：汽液接触过程和汽液混合过程。汽液接触部分最简单的是同心管单点接触，也有特殊结构的多点接触。因此汽液混合器的结构是决定汽液混合器混合效率的最主要因素，考虑汽液混合时的接触过程和混合过程是汽液混合器在设计时重点考虑的问题。

现有专利号CN 203425729 U，名称“气液混合器”的专利提出：一种气液混合器，其具有进水口、进气口及出水口，进水口与出水口之间设有混合腔，其中，进水口与混合腔之间设有进水孔，一针阀的阀柱穿过进水孔，阀柱靠近进水口的部分呈锥台状，阀柱的锥台状部分的横截面积自远离进水口一端向靠近进水口的一端逐渐增大。但是这个专利技术仍然存在以下问题：该专利技术采用一处对汽体和液体进行混合，并未采用多点混合的方法，并不能达到均匀混合的效果。

现有专利号CN204034578 U，名称“一种气液二相混合器”的专利提出：气液二相混合器包括罐体，罐体两端分别与第一法兰盘一侧端面相连，罐体顶部中心开有通孔，第一法兰盘分别于端盖法兰盘相连，端盖法兰由第二法兰盘和开有中心孔的端盖组成，罐体两端的端盖上的中心孔分别连接第一进口管和出口管，罐体顶部中心的通孔连接第二进口管。但是这个专利技术仍然存在以下两个问题：其一，该专利技术采用一处对汽体和液体进行混合，并未采用多点混合的方法，并不能达到均匀混合的效果；其二，该专利技术气体和液体混合时的，气体运动方向和液体运动方向是相互垂直的，混合过程中会改变气体和液体原有的运动方向，不利用混合后的气液混合物的运动。

技术实现要素：

本发明提供一种汽液二相混合器，提高了装置的独立性，进一步提升了混合均匀度，使得汽液物料混合变得规范化、均匀化和可控化，进而提高混合效果。

本发明的主要目的是针对汽液混合器在汽相和液相混合出现的混合不均匀的问题而提供的一种汽液混合器，可以实现汽体和液体的均匀混合。为了实现上述的主要目的，本发明提供的汽液混合器包括汽体输送管路、液体输送管路、汽液混合单元和汽液混合输出管路；

所述的汽体输送管路和液体输送管路垂直分布，汽体输送管路和液体输送管路之间通过一个汽体环形聚集室相联接，汽体和液体在混合时两者的速度方向是相同的，这样尽可能保持汽体和液体的混合前原有的运动状态；

所述液体输送管路上沿周向均匀开有四个长方形混合单元汽体进口，所述汽体输送管路内的汽体经过液体输送管路外侧汽体环形聚集室聚集后，通过液体输送管路上的长方形混合单元汽体进口进入汽液混合单元，所述汽液混合单元内设有若干个截面为长方形的汽体输送通道；

汽体进入汽液混合单元后沿汽体输送通道与液体输送管路中的液体在后汽液混合单元、中间汽液混合单元和前气液混合单元的右侧进行均匀混合进行混合，且通过与液体输送管路平行连通的汽液混合输出管路输出。

上述方案中，所述汽液混合单元在液体输送管路内呈十字架分布，汽液混合单元分为后汽液混合单元、前气液混合单元和中间汽液混合单元三个互不联通的独立混合单元；

所述后汽液混合单元和前气液混合单元水平、且平行放置，中间汽液混合单元竖直放置，后汽液混合单元和前气液混合单元关于中间汽液混合单元对称分布，前汽液混合单元的前混合单元汽体进口与汽体输送管路相对布置。

上述方案中，所述汽体输送管路和液体输送管路都是水平放置。

上述方案中，所述汽体输送管路和液体输送管路带有保温功能，所述汽体输送管路和液体输送管路外侧缠绕由挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料组成的保温材料，使汽体输送管路和液体输送管路内部的汽体和液体保持温度的稳定。

上述方案中，所述汽体输送管路和液体输送管路均为圆管。

上述方案中，四个所述混合单元汽体进口的长度L₂相同，四个所述混合单元汽体进口的宽度L₁相同。

上述方案中，每个所述汽体输送通道的长度相同，每个所述汽体输送通道的宽度相同。

上述方案中，所述液体输送管路上沿周向均匀分布的四个长方形进汽孔的汽液混合单元进汽口长度L₂、汽液混合单元进汽口宽度L₁与汽体输送管路内径D₁满足如下方程式：

式中：

D₁-汽体输送管路内径，米；

L₂-汽液混合单元长方形进汽口长度，米；

L₁-汽液混合单元长方形进汽口宽度，米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.汽体进入汽液混合单元后沿若干个截面为长方形的汽体输送通道与液体输送管路中的液体进行混合，因为相同截面积的圆形和长方形通道内流动的汽体，在长方形通道内流动的汽体与通道内壁拥有更大的接触面积，这样就增大了汽体在流动过程中的阻力，降低了汽液混合时汽体的压力，使气体和液体的压力差减小，使混合的效果变好，效率提高。

2.汽体与液体混合时流过的每个截面为长方形的汽体输送通道的长度相同，每个截面为长方形的汽体输送通道的宽度相同。汽液混合单元分为三部分，分别为后汽液混合单元、前气液混合单元和中间汽液混合单元，后汽液混合单元、前气液混合单元和中间汽液混合单元是三个独立的混合单元，分别有自己的进汽口和出汽口，三个混合单元之间不联通，后汽液混合单元和前气液混合单元水平放置，中间汽液混合单元竖直放置，后汽液混合单元和前气液混合单元关于中间汽液混合单元对称分布，前气液混合单元的前混合单元汽体进口与汽体输送管路相对布置。这样使汽体和液体在空间内的混合位置更加合理，更利于混合的均匀性。

3.汽体输送管路和液体输送管路带有保温功能，汽体输送管路和液体输送管路外侧缠绕由挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料组成的保温材料，使汽体输送管路和液体输送管路内部的汽体和液体保持温度的稳定。避免了由于外界温度的改变造成的汽体或者液体温度的变化，保证了混合的效果。

附图说明

图1为汽液混合器剖视图。

图2为汽液混合器左视图。

图3为图1的B-B视图。

图4为图2的C-C视图。

图中1-液体输送管路；2-是汽体环形聚集室；3-后汽液混合单元；4-中间汽液混合单元，5-前汽液混合单元；6-汽体输送管路；7-后混合单元汽体进口，8-前混合单元汽体进口；9-长方形汽体输送通道；10-汽液混合物输送管路；11-中间混合单元汽体进口；L₁-汽液混合单元长方形进汽口宽度；L₂-汽液混合单元长方形进汽口长度；D₁-汽体输送管路内径；图中箭头方向表示汽体或者液体的流动方向。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明的汽液混合器可以应用在需要将汽体与液体混合的装置中，图1和图2所示为本发明所述汽液混合器的一种实施方式，所述汽液混合器包括汽体输送管路1、液体输送管路6、汽液混合单元和汽液混合输出管路10。所述的汽体输送管路6和液体输送管路1垂直分布，且都是水平放置。

汽体输送管路1和液体输送管路6之间通过一个汽体环形聚集室2相联接，汽体和液体在混合时两者的速度方向是相同的。所述液体输送管路1上沿周向均匀开有四个长方形混合单元汽体进口，所述汽体输送管路6内的汽体经过液体输送管路1外侧汽体环形聚集室2聚集后，通过液体输送管路1上的长方形混合单元汽体进口进入汽液混合单元，所述汽液混合单元内设有若干个截面为长方形的汽体输送通道9；汽体进入汽液混合单元后沿汽体输送通道9与液体输送管路1中的液体在后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5的右侧进行均匀混合进行混合，且通过与液体输送管路1平行连通的汽液混合输出管路10输出。

所述汽液混合单元在液体输送管路1内呈十字架分布，汽液混合单元分为三部分，分别为后汽液混合单元3、前气液混合单元5和中间汽液混合单元4；后汽液混合单元3和前气液混合单元5关于中间汽液混合单元4对称分布，后汽液混合单元3和前气液混合单元5水平放置，中间汽液混合单元4竖直放置，前气液混合单元5的前混合单元汽体进口8与汽体输送管路6相对布置。这样使汽体和液体在空间内的混合位置更加合理，更利于混合的均匀性。后汽液混合单元3和前气液混合单元5结构完全相同都只含有一个汽体进口分别为后混合单元汽体进口7和前混合单元汽体进口8；中间汽液混合单元4两侧相对应位置分别含有一个中间混合单元汽体进口11，后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5的相对位置见图3所示。后汽液混合单元3、前气液混合单元5和中间汽液混合单元4是三个独立的混合单元，分别有自己的进汽口和出汽口，三个混合单元之间不联通。

本发明的汽液混合器具有一个液体输送管路1，液体输送管路1为圆形管路液体从管路的左侧进入，在后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4、前气液混合单元5的右侧与汽体进行混合，然后进入汽液混合输送管路10。

所述汽液混合器同时具有一个所述汽体输送管路6，汽体沿汽体输送管路6进入汽体环形聚集室2内聚集，然后经过液体输送管路1上沿周向均匀分布的四个长方形孔混合单元汽体进口分别进入后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5内，液体输送管路1上沿周向均匀分布的四个长方形孔混合单元汽体进口：后混合单元汽体进口7、前混合单元汽体进口8和中间混合单元汽体进口11的长度L₂是相同，宽度L₁也是相同的。汽体进入汽液混合单元后沿若干个截面为长方形的汽体输送通道9与液体输送管路1中的液体进行混合，汽体与液体混合时流过的每个截面为长方形的汽体输送通道9的长度是相同，每个截面为长方形的汽体输送通道9的宽度也是相同的。

所述液体输送管路上沿周向均匀分布的四个长方形进汽孔的汽液混合单元进汽口长度L₂、汽液混合单元进汽口宽度L₁与汽体输送管路内径D₁满足如下方程式：

式中：

D₁-汽体输送管路内径，米；

L₂-汽液混合单元长方形进汽口长度，米；

L₁-汽液混合单元长方形进汽口宽度，米。

满足上述方程式的汽液混合器可以使处于液体输送管路外侧环形聚集室内的气体以稍高的压力进入汽液混合单元，避免了汽液混合时气体量供应不足的问题，同时避免了由于液体压力高于汽体压力造成的液体流入汽体混合单元或者汽体环形聚集室的现象。

图中的箭头方向表示液体或者汽体的流动方向。液体只沿水平向右的方向进行流动，汽体沿图中液体输送管路的进口方向向汽体环形聚集室2流动，在汽体环形聚集室2内进行聚集，然后经过液体输送管路1上沿周向均匀分布的四个长混合单元汽体进口分别进入后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5内。汽体进入后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5后沿若干个截面为长方形的长方形汽体输送通道9与液体输送管路1中的液体在后汽液混合单元3、中间汽液混合单元4和前气液混合单元5的右侧进行均匀混合。

本发明汽体进入汽液混合单元后沿若干个截面为长方形的汽体输送通道与液体输送管路中的液体进行混合，因为相同截面积的圆形和长方形通道内流动的汽体，在长方形通道内流动的汽体与通道内壁拥有更大的接触面积，这样就增大了汽体在流动过程中的阻力，降低了汽液混合时汽体的压力，使气体和液体的压力差减小，使混合的效果变好，效率提高。汽体与液体混合时流过的每个截面为长方形的汽体输送通道的长度相同，每个截面为长方形的汽体输送通道的宽度相同。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。