一种自吸射流柔性组合搅拌装置

1.本实用新型涉及一种自吸射流柔性组合搅拌装置，特别是涉及一种自吸射流柔性组合搅拌装置。


背景技术：

2.搅拌混合设备广泛应用于化工、食品等领域，混合过程的强化是搅拌反应器实现高效、节能的关键。其中搅拌桨是混合过程中主要的能量转换部件，如何设计搅拌桨以提供适合的流场，进而提高搅拌釜内流体的混合效率是化工领域的重点研究方向。对于液液和固液两相混合，远离搅拌桨的局域流体不能充分混合，容易造成流动死区。为此，很多搅拌装置采用组合桨的形式提高传质和传热速率。目前，已研发的组合搅拌桨通过改变桨叶的形状或桨叶的倾斜角度等方法强化混合效果，如：双层六直叶涡轮、双层三叶推进式搅拌桨、刚柔组合搅拌桨等。
3.柔性搅拌桨较刚性搅拌桨可获得更好的流体扰动效果和更高的混合效率。在搅拌过程中，搅拌桨旋转使流体混合，柔性桨可产生不同程度的形变，可促进流体扰动。自吸射流搅拌桨利用空心管代替桨叶，诱发自吸射流流动，在搅拌釜内产生内流流动。将多根柔性管安装在搅拌桨上替代桨叶，柔性管产生自吸射流和弯曲变形，克服现有组合搅拌装置的不足，对强化混合具有重要的意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种自吸射流柔性组合搅拌装置，该装置多根柔性管组合布置，流体旋转运动为柔性管内流体流动提供了压力差，周围流体以自吸方式不断地从柔性管内侧进入并由另一侧喷出，形成自吸射流，提高了搅拌釜内径向和轴向的混合，多根柔性管组成组合桨，形成多股自吸射流流动，提高了流体混沌混合效果。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种自吸射流柔性组合搅拌装置，该装置包括：
7.a．所述装置包括：搅拌轴、自吸射流柔性组合搅拌桨、搅拌釜、稳定器、排料口、夹套、进料口、液位计及其它辅件（如压力表、温度表、除沫器等）。
8.自吸射流柔性组合搅拌桨由两个或多个桨组成，每个桨由轴套、柔性管、支架构成；柔性管多根组合，每组数量大于两个，相对搅拌轴均匀分布。柔性管轴线为倾斜直线或曲线，均匀分布在圆台侧面上，柔性管横截面为圆形、方形或椭圆形等封闭形式。
9.b．该装置的动态组合形式为：
10.a. 流体由进料口进入搅拌容器内，通过液位计监控搅拌釜内流体的液位；
11.b. 搅拌轴、自吸射流柔性组合搅拌桨和稳定器在驱动装置的驱动下旋转，并通过夹套控制搅拌釜内的温度；
12.c. 受流体流动的影响，柔性管向流体旋转运动的反向弯曲，增加了对周围流体的扰动；
13.d. 搅拌釜内流体做旋转运动，自吸射流柔性组合搅拌桨周围流体从内侧以自吸方式进入柔性管，并在外侧高速喷出，形成自吸射流。
14.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置，柔性管的截面是变化的，横截面积沿射流方向逐渐变小，以提高射流速度。
15.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置，多根柔性管均匀组合分布在某一环形面，两个或多个桨的柔性管错位布置，防止射流时流体发生对冲或对吸现象。
16.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置，自吸射流柔性组合搅拌桨可通过定位装置调节轴向位置。
17.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置，支架断面结构采用圆形或方形的中空管，以降低搅拌桨的总质量。
18.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，搅拌轴下方利用轴承固定。
19.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，多根柔性管沿轴线交叉组合布置，射流方向互不干扰，形成多股射流的内流流动。
20.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，搅拌轴、自吸射流柔性组合搅拌桨和稳定器应采用耐腐蚀材料。
21.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，自吸射流柔性组合搅拌桨在搅拌非牛顿流体时，更能有效地提高混合效果。
22.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，搅拌釜内增设除沫器，便于排出搅拌混合过程中产生的泡沫。
23.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，搅拌轴通过联轴节连接，有效降低流体对轴的剪切应力。
24.所述的一种自吸射流柔性组合搅拌装置及其应用方法，搅拌装置适用气-液、液-液、固-液、气-液-固多相混合强化过程。
25.本实用新型的优点与效果是：
26.1.本实用新型自吸射流柔性组合桨利用柔性管替代桨叶，多根柔性管组合布置，通过定位装置调节其轴向位置。由于柔性管两端部与壁面距离不同，流体旋转运动为柔性管内流体流动提供了压力差，在离心力的作用下，周围流体以自吸方式不断地从柔性管内侧进入并由另一侧喷出，形成自吸射流，提高了搅拌釜内径向和轴向的混合。同时管件变形增加了对周围流体的扰动，提高了柔性管附近局域流体的混合效果。多根柔性管组成组合桨，形成多股自吸射流流动，提高了流体混沌混合的均匀性。本搅拌装置引发流体混沌混合，破坏流场的混合隔离区，减小流动死区，使混合效果得以强化。
27.2. 本实用新型柔性管的变形，改变了传统搅拌桨对流体的作用方式，增加了流体的扩散能力，能更好地将能量传递给周围流体，有利于提高流体的混合均匀性。
28.3. 本实用新型自吸射流柔性组合搅拌桨带动釜内流体旋转，由于柔性管两端部与壁面距离不同，旋转时形成压差，周围流体从内侧吸入柔性管，并在外侧高速喷出，形成自吸射流，提高了中心与近壁流体、上部和下部流体的整体混合效果。
29.4. 本实用新型多根柔性管组合使用，形成向上和向下的射流流动，提高了釜内流体混沌混合的均匀性。
30.5. 本实用新型自吸射流柔性组合搅拌桨是分布在轴向某一截面的轴对称结构，可调整轴向位置，提高装置内流体混合的机动性。与其他搅拌桨相比，柔性组合桨和搅拌轴不需要太高的转速，延长了桨叶和搅拌轴的使用寿命。流体不仅在径向和周向增加了混合流动，而且提高了轴向的掺混，使搅拌更加充分彻底，混合效果显著提高。
31.6. 本实用新型自吸射流柔性组合搅拌桨搅拌流体时，产生更多尺度不同的涡旋，有利于缩短宏观混合时间，提高釜内流体的混合效率，适用于工程实际应用。
附图说明
32.图1 为本实用新型装置柔性桨为“a”型组合示意图；
33.图2 为本实用新型装置柔性桨为“h”型组合示意图；
34.图3a 为本实用新型装置柔性桨为“m”型组合示意图；
35.图3b 为本实用新型装置柔性桨为“m”型立体示意图；
36.图4a 为本实用新型装置柔性桨为“w”型组合示意图；
37.图4b 为本实用新型装置柔性桨为“w”型立体示意图；
38.图5a 为本实用新型装置柔性桨为“x”型组合示意图；
39.图5b 为本实用新型装置柔性桨为“x”型立体示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图所示实施例对本实用新型进行详细说明。
41.本实用新型装置利用柔性管代替传统的搅拌桨叶，将自吸射流流动运用到搅拌釜中；多根柔性管组合使用，使搅拌釜内形成多股内流流动，增强了流体混沌混合的均匀性。其装置包括：搅拌轴、自吸射流柔性组合搅拌桨、搅拌釜、稳定器、排料口、夹套、进料口、液位计及其它辅件（如压力表、温度表、除沫器等）。自吸射流柔性组合搅拌桨由两个或多个桨组成，每个桨由轴套、柔性管、支架构成；柔性管多根组合，每组数量大于两个，相对搅拌轴均匀分布。柔性管轴线为倾斜直线或曲线，均匀分布在圆台侧面上，柔性管横截面为圆形、方形或椭圆形等封闭形式。装置的动态组合形式包括：a. 流体由进料口进入搅拌容器内，通过液位计监控搅拌釜内流体的液位；b. 搅拌轴、自吸射流柔性组合搅拌桨和稳定器在驱动装置的驱动下旋转，并通过夹套控制搅拌釜内的温度；c. 受流体流动的影响，柔性管向流体旋转运动的反向弯曲，增加了对周围流体的扰动；d. 搅拌釜内流体做旋转运动，自吸射流柔性组合搅拌桨周围流体从内侧以自吸方式进入柔性管，并在外侧高速喷出，形成自吸射流。
42.实施例1
43.实施例1所用的装置包括：搅拌轴1、自吸射流柔性组合搅拌桨2、搅拌釜3、稳定器4、排料口5、夹套6、进料口7、液位计8及其他辅件（如压力表、温度表、除沫器等）。自吸射流柔性组合搅拌桨2由两个或多个桨组成，每个桨由轴套21、柔性管22、支架23构成；柔性管22多根组合，每组数量大于两个，相对搅拌轴均匀错位分布，呈现出“a”型组合，如图1。
44.实施例2
45.实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的自吸射流柔性组合搅拌桨2的放置位置与实例1中的相反,呈现出“h”型组合，如图2。
46.实施例3
47.实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的自吸射流柔性组合搅拌桨2上的多根柔性管22分布在柔性管上端位置的环形截面处交错组合布置，呈现出“m”型组合，如图3。
48.实施例4
49.实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于本实施例的自吸射流柔性组合搅拌桨2上的多根柔性管22分布在柔性管下端位置的环形截面处交错组合布置，呈现出“w”型组合，如图4。
50.实施例5
51.实施例5与实施例3基本相同，不同之处在于本实施例的自吸射流柔性组合搅拌桨2上的多根柔性管22分布在柔性管中间位置的环形截面处交错组合布置，呈现出“x”型组合，如图5。