一种使液体射流减速消能的装置及其方法与流程

本发明涉及一种使液体射流减速消能的装置及其方法，属于利用碰撞与摩擦阻尼对液体射流减速、消能的技术领域。

背景技术：

在某些射流式循环反应器的运行过程中，高速射流在反应完成后射入到储液罐（池）中，由于冲击会产生出大量气泡。在循环反应过程中，如果不控制介质含气量，气体会随循环被加压，之后经过射流喷嘴时压力又会瞬间下降，气体会瞬间膨胀几倍到几十倍，造成射流破碎而不连续，严重影响装置运行的稳定性；若气泡被循环泵吸入而进入到管路中也会带来诸如循环泵气蚀、管路振动等其他不利影响。因此，需要对射流式装置内的气泡进行去除。

技术实现要素：

为了解决射流式反应器内存在气泡过多的问题，本发明提供一种使液体射流减速消能的装置及其方法。该装置应利用射流设备内的有限空间完成射流的减速消能，降低由于冲击而产生的气泡量；具有减速消能效果好，空间利用率高，无需外接分离装置，适用介质类型多等特点；适用于化工、机械、土木等领域射流设备的内置消能防冲。

本发明采用的技术方案是：一种使液体射流减速消能的装置，它包括一个多层斜板元件，所述多层斜板元件采用2～5层斜板组，每个斜板组包含多个互相平行的斜板，相邻斜板之间的间距为10～20mm，倾角为25～50度，高度为1～3倍的斜板间距；所述斜板组的斜板与至少两个限位支撑板插接点焊固定，相邻斜板组的斜板倾斜方向相反。

所述斜板与限位支撑板选用平板、孔板或花纹板中的一种。

所述斜板与限位支撑板的厚度小于等于1mm。

所述的一种使液体射流减速消能的方法，采用下列步骤：

（a）速度为5～20m/s的液体射流束自上而下垂直从多层斜板元件的上端进入多层斜板元件内部；

（b）液体射流束在与第一层斜板组发生碰撞后，由自由射流状态转化为流动速度降低的壁面射流；

（c）壁面射流继续在多层斜板元件内流动，发生多次碰撞折流，速度逐渐减小，所具有的动能逐步被转化为液体与多层斜板元件的内能；

（d）液体流速降低至1.0～2.5m/s后，以壁面流的形式从多层斜板元件的下端流出。

所述液体射流束的射流介质包括但不限于纯水、水溶液、有机液体。

所述液体射流束的射流介质粘度为1～40mpa·s、压力为0.1～0.2mpa、温度为-20～+80^oc。

本发明的有益效果是：这种使液体射流减速消能的装置的多层斜板元件采用2～5层斜板组，每个斜板组由互相平行的斜板组成，相邻斜板之间的间距为10～20mm，倾角为25～50度，高度为1～3倍的斜板间距；斜板组的斜板与至少两个限位支撑板插接点焊固定，相邻斜板组的斜板倾斜方向相反。该装置相比现有水力旋流器具有以下优势：

1、所述的消能方法利用了液体同刚性壁面碰撞与摩擦消能，无需额外动力驱动，省去了附加管路与增压设备，结构简单。

2、多层斜板元件作为射流式反应器内部消能构件，达到了有效利用设备空间的目的。

3、介质粘度的大小对多层斜板元件的减速消能效果影响不大，相比于水力旋流器，适用范围更广。

附图说明

图1是一种使液体射流减速消能的装置的结构示意图。

图2是一种使液体射流减速消能的装置的操作示意图。

图中：1、斜板，2、限位支撑板，3、液体射流束，4、法兰，5、多层斜板元件，6、壁面流，7、储液罐。

具体实施方式

图1示出了一种使液体射流减速消能的装置的结构示意图。图中，这种使液体射流减速消能的装置包括多层斜板元件5，多层斜板元件5采用3层斜板组，每个斜板组由互相平行的斜板1组成，相邻斜板1之间的间距为15mm，相邻斜板组的斜板1的倾斜方向相反，倾角自上而下依次为30度、30度和35度，高度为2倍的斜板间距，斜板组的斜板1与两个限位支撑板2插接点焊固定。斜板1与限位支撑板2选用花纹板，厚度为0.8mm。

一种使液体射流减速消能的方法采用下列步骤：

（a）速度为5～20m/s的液体射流束3自上而下垂直从多层斜板元件5的上端进入多层斜板元件5内部；

（b）液体射流束3在与第一层斜板组发生碰撞后，由自由射流状态转化为壁面射流，流动速度降低；

（c）壁面射流继续在多层斜板元件5内流动，发生多次碰撞折流，速度逐渐减小，所具有的动能逐步被转化为液体与多层斜板元件5的内能；

（d）液体流速降低至1.0～2.5m/s后，以壁面流6的形式从多层斜板元件5的下端流出。

图2示出了一种使液体射流减速消能的装置的操作示意图。多层斜板元件5包括斜板1、限位支撑板2以及限位支撑板所延伸出的悬挂凸缘。为了保证容纳所有液体射流束3，多层斜板元件5的长和宽与方形法兰的长宽相适应。多层斜板元件5的总高度根据多层斜板元件层数并结合法兰4到储液罐7液面的距离而定。安装时多层斜板元件5依靠悬挂凸缘与射流式反应器方形法兰下端相连接，当法兰4重新连接形成密封后，多层斜板元件5被固定，任何方向都不会发生移动。

上述技术方案的工作过程简要说明如下：待减速液体介质的液体射流束3，经过法兰4以上的区域反应完毕后到达多层斜板元件5的上端，即入口，此时液体射流束3的状态为高速自由射流；进入到多层斜板元件5后，液体射流束3依次与第一层斜板组发生碰撞，损失了一定的速度，最终汇聚形成壁面射流；壁面射流在经过一、二层斜板组连接处时，由于界面不连续，形成了跌落流动，接着与第三层斜板发生碰撞折流；液体射流束3所具有的动能在多次跌落、碰撞折流中被削减，并转化为液体介质和多层斜板元件5的内能，最终壁面流6以较低的速度到达多层斜板元件5的下端，即出口。

在相同操作条件下，该装置与法兰处未安装多层斜板元件5相比，后者液体射流3经过反应后直接冲击到储液罐7液面，产生了大量的气泡。

由上述结果可知，该装置与未采用消能防冲措施的反应器相比，气泡量降低了60～80%，有效地降低了射流动能与储液罐7中的气泡。

技术特征：

技术总结
一种使液体射流减速消能的装置及其方法，属于利用碰撞与摩擦对液体射流减速、消能的技术领域。所述消能装置由一个多层斜板元件组成，该多层斜板元件采用2～5层斜板组，斜板组由互相平行的斜板组成，相邻斜板之间的间距为10～20 mm，倾角为25～50度，高度为1～3倍的斜板间距；斜板组与至少两个限位支撑板插接点焊固定，相邻斜板组斜板的倾斜方向相反。该装置具有以下优势：消能方法利用了液体同刚性壁面碰撞与摩擦消能，无需额外动力驱动，省去了附加管路与增压设备，结构简单；多层斜板元件作为射流式反应器内部消能元件，达到了有效利用设备空间的目的；介质粘度的大小对元件的减速消能效果影响不大，相比于水力旋流器，适用范围更广。

技术研发人员：王维;张岳龙;董泽楠;回晓康;唐永付;潘艳秋
受保护的技术使用者：大连理工大学;中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2017.05.29
技术公布日：2017.09.26