专利名称：汽-液混合输送管道液击消除器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及以汽-液为主要介质的流体管道输送领域，尤其是指一种使 得输送管道内的汽-液两相层流可以充分混合成为相对均匀的混合相流，以有效 地消除管道内液击现象的新型汽-液混合输送管道液击消除器装置。
背景技术：
在汽-液输送的管道内总会出现汽-液两相混合安全输送的问题，仅以蒸汽 热能系统的管道为例说明蒸汽管网的干线管道，多数都按照过热状态设计， 但是，在实际运行过程中，由于保温功能的逐年失效，导致进入管网的蒸汽温 度过低、管内蒸汽流速的降低以及环境温度的降低等因素，总会出现凝结水，
例如，对于一根DN100毫米且良好保温的蒸汽管道，如果是内部是饱和蒸汽， 压力是0.7MPa，环境气温是1(TC时，每隔30米长的管道每小时要凝结约16公 斤蒸汽。
蒸汽凝结水管道也存在类似的问题，高温凝结水在回流的过程中压力不断 下降，由于多余内能无处消耗，其中一部分水必然转化为二次蒸汽(也称闪蒸 汽)。同时也包括管道前端疏水阀失效后泄漏的部分主蒸汽，这就导致凝结水管 道实际上形成充满蒸汽和凝结水的压力管网。
所以，蒸汽管道以及凝结水管道内所流淌的物质实际上都是汽-水混合物， 由于两者的密度、黏度、流速不同，而产生两相的层流，管内的凝结水贴底部 管壁慢速流动，汽流从其上部高速吹过，凝结水水面产生褶皱逐步形成波浪， 当波浪高度达到管径的12。/^以上时，会突然加速增高，堵塞这个管道截面，形 成水塞，俗称"水锤"，如图1所示。
这个"水锤"以汽流(10 20米/秒，甚至更高)的速度在管内运动，动
果能够听到管道中的水击声，说明其中的带水量己经很多了，管道材质的隐患、 焊缝缺陷、凝结水的腐蚀效应和管道间或管道与管架的热应力不平衡等因素与水 击效应结合起来，蒸汽管道就很容易被打断。
如果不能及时消除蒸汽管道内的汽-水分相层流的现象，就会造成破坏力非 常严重的"水击"现象，甚至导致管道爆裂，从而造成生命和财产的损失。
以上所述"水击"的产生机理同样适用于所有汽-液混合输送的管网，故也可 称为"液击"产生机理。
综上所述，由于管道内汽-液密度、黏度和流速不同，形成的汽-液不同速度 的两相层流，是管道中的液击隐患产生的根源,也是关系到汽-液输送管网安全运 行的重要问题。
有鉴于此，本设计人为解决上述公知技术存在的问题，乃决心凭其从事本领 域多年研发、制造的经验，经多次的开发改良后终于精心设计出本实用新型的汽 -液混合输送管道液击消除器。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对目前汽-液传输管道中，液体在管道 底部大量积存，成为严重液击隐患的现况，提供一种结构新颖、高效的液击消除 器。
本实用新型的技术解决方案是 一种汽-液混合输送管道液击消除器，用于 安装于汽-液混合输送管道，所述液击消除器具有可与管道相连通的外壳，且该 外壳上设有入口和出口，所述外壳内还设有汽-液混合部件，以对由流体入口进 入外壳的流体进行充分混合，混合后的混合流从出口喷出至下游管道。
本实用新型的特点和优点是本实用新型为一种在汽-液输送过程中可以有 效防止液击现象产生的液击消除器，由于装置内部设置有液位上扬板及/或导流 螺旋板，将通过该消除器的汽一液流体充分混合，能够有效地避免由于介质密度、 黏度和流速不同而形成管道中的汽-液分层流动，及时消除管道内由此引发的液
击现象，进而实现汽-液两相安全的混合输送，保证管道中汽-液同压、同程、 同速、安全的混合输送到下游管网。
图1为公知汽一液两相流管道"水锤"形成过程示意图。
图2为本实用新型的汽-液混合输送管道液击消除器的第一实施例的结构示意图。
图3为本实用新型的汽-液混合输送管道液击消除器的第一实施例的剖视示意图。
图4为本实用新型的汽-液混合输送管道液击消除器的第一实施例中液位上 扬板的的设置示意图。
图5为本实用新型的汽-液混合输送管道液击消除器的第二实施例的结构示 意图。
图6为本实用新型的汽-液混合输送管道液击消除器的第三实施例的结构示 意图。
附图标号说明
1、 外壳 11、入口 13、出口
15、混合腔 111、 131、法兰盘 3、导流螺旋板
2、 液位上扬板
具体实施方式
如图2至图7所示，本实用新型提出一种汽-液混合输送管道液击消除器， 用于安装于汽-液混合输送管道，其中，所述液击消除器具有一外壳，且该本体 上设有流体入口、混合流出口，所述流体入口与汽一液混合流出口间的外壳内还 设有汽-液混合部件，以对由流体入口进入外壳的流体进行充分混合，混合后的 混合流从混合流出口喷出至下游管道。本实用新型中，外壳内的汽-液混合部件可为多种结构，如倾斜向上设置的 液位上扬板、导流螺旋板等。
下面配合附图及具体实施例对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细 说明。
如图2至图4所示，为本实用新型的第一实施例的结构示意图。本实施例中， 液击消除器具有一外壳l，且该本体l上设有流体入口 11、混合流出口 13,所述 流体入口 1与汽一液混合流出口 13间的外壳1内还设有液位上扬板2和导流螺 旋板3作为汽-液混合部件，以对由流体入口 11进入外壳1的流体进行充分混合， 混合后的混合流从混合流出口 13喷出至下游管道。本实施例的液击消除器可将 其两端直接焊接于上、下游管道上。
如图2所示，所述液位上扬板2焊设于外壳1的底部位置，且具有与管内介 质(如汽一水混合物)流向相同的上倾角度，该上倾角度在0-40度间时可达到 较好的上扬效果。
另外，如图4所示，所述液位上扬板2的上升段的末端形状较佳为与管道轴 线成一夹角的斜端面，使得液位由管底部提升至上述倾角高度，在上扬板的末端， 形成似瀑布状液体的跌落状态，且该斜端面的设置可增加瀑布状液体流的横向面 积，进一步增强混合作用。当然并不限于此，还可为与管道轴线垂直的矩形端面、 弧弯形等形状。
如图2、图3所示，该导流螺旋板3对应绕设于液位上扬板2的上方，具有 0度至NX360度管道截面覆盖范围，由此在液位上扬板2的上方部位进一步形成 涡旋混合腔15。在本实施例中，该导流螺旋板3是焊设于管壁上，导流螺旋板3 具有360度管道截面覆盖范围，且导流螺旋板3具有一定(1/2 6直径)导向螺 距或导向角度(0度 360度)。另外，导流螺旋板3可选择为左旋向或右旋向。
较佳地，该导流螺旋板3的轴线与汽-液流动方向轴线同心，如此，可获得 更好的涡旋混合效果。
当汽-液从入口进入，经过导流螺旋板3的导向预旋而在涡旋混合腔15中形
成气体离散涡旋。由于在前述导流螺旋板3下部设有液位上扬板2，其具有与管 内介质流向同向的上倾角度(0-40度)，上升端尾部形状为与管道轴线成一夹角 的斜端面，在液位上扬板2的作用下，使得液位由管底部提升至上扬板2末端高 度，并在上扬板2的末端形成液体似瀑布状的跌落状态。
液体在液面上扬及跌落的同时被高速气体涡旋打散，在涡旋混合腔15内以 离散的液滴形态与经过预旋扰动后的气体涡旋流充分混合，以汽-液两相相对均 匀的混合流形式从汽-液混合腔出口喷出。
本发明是根据流体力学中的边界层理论和涡旋理论设计的，在不需要任何外 加辅助装置的条件下，依靠混合腔体自身具有的特殊形状和特定的混合条件在腔 室内使、汽-液相对均匀混合，并使流入的汽-液相间层流转变为相对均匀的两相 混合流。因此，本装置出口处的混合相流增强了流体的紊动，加速汽、液界面中 液膜的更新。本装置汽-液混合能力强、能耗低，独特的液位上扬板2和导流螺 旋板3设计，使汽-液混合的效率得到大幅提高，液体不致在管道内部积存，从 而有效地消除液击，使得下游输送管道的工作更加安全和稳定。
如图5所示，为本实用新型的第二实施例的结构示意图。本实施例的大体结 构与第一实施例相同，液击消除器具有一外壳1，且该本体1上设有流体入口 11、 混合流出口 13，所述流体入口 1与汽一液混合流出口 13间的外壳1内还设有液 位上扬板2和导流螺旋板3作为汽-液混合部件，且该导流螺旋板3设于该液位 上扬板2的上方部位，以对由流体入口 11进入外壳1的流体进行充分混合，混 合后的混合流从混合流出口 13喷出至下游管道。其不同之处在于，本实施例的 液击消除器的入口ll、出口 13端设有法兰盘111、 131，从而在装设时，可借由 两端的法兰盘lll、 131与上、下游管道连接，以便于后期的维修、拆换工作。
如图6所示，为本实用新型的第三实施例的结构示意图。本实施例的大体结 构与第一实施例相同，液击消除器具有一外壳1，且该本体1上设有流体入口 11、
混合流出口 13，所述流体入口 1与汽一液混合流出口 13间的外壳1内还设有液 位上扬板2和导流螺旋板3作为汽-液混合部件，以对由流体入口 11进入外壳1
的流体进行充分混合，混合后的混合流从混合流出口 13喷出至下游管道。其不
同之处在于，本实施例的液击消除器的导流螺旋板3并非设于该液位上扬板2的 上方，而是设于该液位上扬板2的下游。当汽-液从入口进入，首先经过液位上 扬板2并在其上扬作用下，使得液位由管底部提升至上扬板2末端的高度，并在 上扬板2的末端形成液体似瀑布状的跌落状态，进行初步的混合；而后，再经导 流螺旋板3的导向预旋而在涡旋混合腔中形成气体离散涡旋，使得液体在液面跌 落的同时接着被高速气体涡旋打散，在涡旋混合腔内以离散的液滴形态与经过预 旋扰动后的气体涡旋流充分混合，以汽-液两相相对均匀的混合流形式从汽-液混 合腔出口喷出。
虽然本实用新型已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本实用新型，任何 本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围的前提下所作出的等同组 件的置换，例如，以其他形状的导流隔板、导流静叶板、导流格栅(即具有导向 螺距或导向角度的)替代上述实施例中的导流螺旋板，对外部进入的汽-液进行 实质性的螺旋式导流；或以其他形状的液位提升板，替代上述实施例中的液位上 扬板，对液体进行实质上液位提升，从而进行汽-液混合；此外，本实用新型还可 依据实际需要增减液位上扬板或导流螺旋板的数量，例如，可以仅设置液位上扬 板或导流螺旋板，也可同时设置多个液位上扬板及/或多个导流螺旋板，以对管 道内的流体进行所需程度的混合，因此，凡依本实用新型专利保护范围所作的等 同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
权利要求1、一种汽-液混合输送管道液击消除器，用于安装于汽-液混合输送管道，其特征在于，所述液击消除器具有可与管道相连通的外壳，且该外壳上设有入口和出口，所述外壳内还设有汽-液混合部件，以对由流体入口进入外壳的流体进行充分混合，混合后的混合流从出口喷出至下游管道。
2、 如权利要求1所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于，所述汽一液混合部件包括液位上扬板，所述液位上扬板设于外壳的底部位置， 且具有与管内介质流向相同的上倾角度。
3、 如权利要求2所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于， 所述液位上扬板的上升段的末端形状为与管道轴线垂直的端面或与管道轴线成 一夹角的斜端面，流体液位由管底部提升至上述倾角高度，上扬板的末端形成 似瀑布状液体的跌落状态。
4、 如权利要求3所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于， 所述上倾角度在0-40度间。
5、 如权利要求1至4任一项所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其 特征在于，所述汽_液混合部件包括具有导向螺距或导向角度的导流部件。
6、 如权利要求5所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于，所述导流部件为导流螺旋板。
7、 如权利要求6所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于， 所述导流螺旋板具有左旋向或右旋向，且该导流螺旋板具有0度至NX360度管 道截面覆盖范围。
8、 如权利要求7所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于， 导流螺旋板的轴线与汽-液流动方向轴线同心。
9、 如权利要求2至4所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在 于，所述汽一液混合部件包括导流螺旋板，且该导流螺旋板设于所述液位上扬 板的上方或上游位置，该导流螺旋板的轴线与汽-液流动方向轴线同心；其中，所述液位上扬板与导流螺旋板间具有汽-液混合腔，用于汽-液两相流的充分混 合。
10、如权利要求9所述的汽-液混合输送管道液击消除器，其特征在于， 所述外壳的入口、出口端设有便于安装拆卸的法兰盘。
专利摘要本实用新型公开了一种汽-液混合输送管道液击消除器，用于安装于汽-液混合输送管道，所述液击消除器具有可与管道相连通的外壳，且该外壳上设有入口和出口，所述外壳内还设有汽-液混合部件，以对由流体入口进入外壳的流体进行充分混合，混合后的混合流从出口喷出至下游管道。所述汽-液混合部件可为液位上扬板及/或导流螺旋板，由此，可将通过该消除器的汽-液流体充分混合，能够有效地避免由于介质密度、黏度和流速不同而形成管道中的汽-液分层流动，及时消除管道内由此引发的液击现象，进而实现汽-液两相安全的混合输送，保证管道中汽-液同压、同程、同速、安全的混合输送到下游管网。
文档编号F17D1/00GK201057363SQ200720149220
公开日2008年5月7日 申请日期2007年5月21日 优先权日2007年5月21日
发明者敏 郑 申请人:北京弘泰斯奔思技术服务有限责任公司