一种输送气液两相流的复合管的制作方法

本实用新型涉及一种气液两相流输送管路，尤其涉及一种可实现管内气液分离降低流动阻力的复合管结构。

背景技术：

气液两相流现象广泛存在于电力、冶金、化工等行业中。由于气液两相流的复杂性，目前的理论仍未能完全准确的解释这一现象，例如在气液两相流流型的演变及发展、压损的计算等方面，理论与实际仍存在差距。受此限制，在对具有气液两相流的管路设计上往往存在问题。例如对于蒸发换热器，由于流量分配不均、热负荷变化等将可能导致蒸发管内流型突变，出现传热恶化、阻力增加等现象。究其原因，主要是由于常规的气液两相流管路对两相流的适应性较差，尤其对于带生化反应、沸腾、蒸发或凝结的气液两相流，管内气液两相流流型沿流动方向逐渐演变，导致两相流输送管各段流型有所差异，从而影响传热、传质的效果。

传统的气液分离机构主要集中在对末端气液的分离处理，并且结构相对复杂，在气液输送过程中进行气液分离的较少。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种输送气液两相流的复合管，可让气液两相在管内实现分离，从而降低两相流流阻、增加管内气液两相流流型的稳定性。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：

一种输送气液两相流的复合管，包括并行的气液两相流输送总管和气相输送管，所述气液两相流输送总管与所述气相输送管之间设置有气相导流通道，气相导流通道内设置有亲气相疏液相的导流结构，所述气液两相流输送总管内的气相经导流结构后进入气相导流管。

作为优选：所述气相导流通道由气相导流管形成，气相导流管两端分别与气液两相流输送总管和气相输送管连接。

作为优选：所述导流结构由亲气相疏液相的多孔材料构成。

作为优选：所述导流结构为柱状或层状的多孔材料，所述多孔材料表面具有亲气相疏液相的处理层。

作为优选：所述导流结构与气相导流管一体成型；或导流结构填充在气相导流管内。

作为优选：所述气液两相流输送总管和气相输送管的管壁上开设有连接孔，所述气相导流管两端与连接孔对应连接。

作为优选：所述多孔材料形成柱状或层状结构。

本实用新型同时提供另一种输送气液两相流的复合管，包括气液两相流输送总管，所述气液两相流输送总管一侧连接有气相输送管，所述气相输送管与气液两相流输送总管的连接处设置有亲气相疏液相的多孔材料结构，所述气液两相流输送总管内的气相经多孔材料结构后进入气相导流管。多孔材料结构可填充在气相输送管的连接端内。

如上所述，本实用新型的有益效果是：气相导流通道内部为多孔材料结构，该多孔材料结构根据气液两相流输送总管内液相的性质来选择合适的材料或表面亲疏水处理方式。即多孔材料结构表面应具有疏所述液相的性质。例如，若所述液相为水，则所述多孔结构应采用疏水的材料制备或多孔材料结构表面应进行疏水处理；若所述液相为有机溶剂或油类，则多孔材料结构采用亲水的材料制备或多孔材料结构表面应进行亲水处理。由此，通过该多孔材料结构可将气液两相中的气体导流至气相输送管，同时由于多孔材料结构具有疏液相的性质，因此可防止液相进入气体导流通道内，从而成功将气液两相流输送总管内的气体分离出来。由此降低了气液两相流输送总管内的含气率，进而降低气液两相流流阻，增加气液两相流输送总管内两相流流型的稳定性。

附图说明

图1为传统气液两相流管内流型演变示意图；

图2为本实用新型气液两相流输送复合管结构示意图。

零件标号说明

1-气相；2-液相；3-气液两相流输送总管；4-气体导流管；5-气相输送管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

实施例

图1所示为传统气液两相流输送管内的气液两相流流型演变过程。其中1为气相，2为液相，3为两相流输送管道。通常，对于产气反应，如沸腾换热(或带产气的生化反应)，随着反应的进行，气相所形成的气泡逐渐长大，沿着流动方向可能出现：单相流、泡状流、弹状流、柱塞流、环状流、弥散流等多种流型。每一种流型对应的单位长度上的压降以及传热传质效果都会有所不同。例如，对于弹状流或环状流，气相与管道内壁之间的液膜较薄。对于沸腾换热管，较薄的液膜虽具有较高的换热系数，但液膜蒸发后若无新的液体补充，则易引起局部干烧，进而损坏换热管。此外，对于并联布置的蒸发换热管，当局部换热负荷发生变化时，对应的管路蒸发量随之改变、管内流型及流阻出现改变，从而引起流体分配不均，最终导致换热效果下降甚至换热器损坏。

图2所示为本实用新型用于输送气液两相流的复合管结构。具体由气液两相流输送总管3、气相导流管4和气相输送管5等组成。气相导流管4连接在气相输送管5与气液两相流输送总管3之间，气相导流管4内形成气相导流通道，气相导流通道填充有亲气相疏液相的多孔材料，多孔材料形状为柱状或沿其长度方向分布的层状；或气相导流管内部为多孔结构。

该多孔结构或多孔材料根据气液两相流输送总管内液相的性质来选择合适的材料或表面亲疏水处理方式。即多孔结构和多孔材料表面应具有亲气相疏液相的性质。例如，若液相为水，则多孔结构和多孔材料应采用疏水的材料制备或多孔结构表面应进行疏水处理，例如可采用PTFE材料或进行表面涂覆纳米疏水层；若所述液相为油类，则多孔结构应采用亲水的材料制备或多孔结构表面应进行亲水(疏油)处理；例如可采用常规的金属材料或用表面活性剂对材料表面进行处理。由此，通过该多孔结构可将气液两相中的气体导流至气相输送管，同时由于多孔结构具有疏液相的性质，在毛细力的作用下可有效防止液相进入气体导流管内，从而成功将气液两相流输送总管内的气体分离出来。由此降低了气液两相流输送总管内的含气率，进而降低气液两相流流阻，增加气液两相流输送总管内两相流流型的稳定性。

同时，本实用新型不依赖于重力——即使在微重力下也可进行应用。具体为，随着管内气液两相流流型沿流动方向逐渐演变，当出现诸如弹状流、环状流之类的气泡受到管壁约束的情况下，气泡与管壁之间的液膜逐渐减薄，最终在毛细力作用下液膜破裂，使气相流入气相输送管内，同时阻止液相进入。

作为进一步的优化，气相输送管5与气液两相流输送总管3的管壁上开设连接孔，气相导流管4两端对应与连接孔，密封安装，可采用焊接等方式密封连接。

在另一实施方式中，气相输送管一端直接连接在气液两相流输送总管一侧管壁上，气相输送管与气液两相流输送总管的连接处设置有亲气相疏液相的多孔材料，该多孔材料填充在气相输送管内，呈柱状或层状设置，气液两相流输送总管内的气相经多孔材料结构后进入气相导流管。

本实用新型的复合管应用于带生化反应、沸腾、蒸发或凝结等，管内气液两相流流型沿流动方向逐渐演变的过程中。可提高气相和液相的输送效率，大大降低管内流动阻力。

本实用新型可用于如水平蒸发换热器之类的气液两相流输送管，特别适用于管内流型逐渐变化的情况。采用该复合管可稳定管内流型，降低两相流动阻力，提高并排蒸发管流体分配的均匀性及对热负荷不均的适应能力。

如在电炉炉盖的开发中，发现炉盖各区域热负荷差异性较大，若采用汽化冷却方式则存在汽化率高、流动阻力大以及流体分配不均的问题。采用该结构可将气-液两相分离，提高炉盖对热负荷的适应能力。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。