[發明專利]一種管道內氣液兩相螺旋流發生裝置

有效

• 申請號: 201110300913.1
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102345791A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 王樹立;饒永超;金海鷗;周詩崠;李恩田
• 申請（專利權）人: 常州大學;常州市能源設備總廠有限公司
• 主分類號: F17D1/20
• 分類號: F17D1/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于管道內氣液兩相流體傳送裝置，尤其涉及一種用于傳輸氣液兩相流體的管道起旋裝置。

背景技術

螺旋流是一種具有旋轉流場的流動形式，它在工業方面的應用范圍極其廣泛，在水利工程上、機械加工中都有應用。同時，螺旋流技術也進入了人們日常生活領域，如螺旋流節能煤氣灶等。既然螺旋流有如此廣泛的應用，那么其產生條件就非常關鍵。一般來說，螺旋流常規產生方法有三種:切向進流、安裝導流片及旋轉管道。

安裝導流片式的螺旋流發生裝置是通過改變圓管水流邊界條件來產生螺旋流，即在管段內壁設置具有一定安放角的若干個固定的導流葉片，當水流通過該管段時，水流不僅沿軸向向前運動，而且產生了周向運動，二者的合運動便形成了螺旋流。但是缺點也比較多：安裝精度要求較高，螺旋流的強度有待于提高，能耗較高，衰減較快，對外界依賴性較強，而且對氣液兩相流體來說，參混效果不理想（阿爾格弗雷·A.?H.,?比哈德瓦·R.?K.,?饒·YVN.?管內衰減螺旋流的湍流測量研究.?應用科學研究,?1988,?Vol.?45,233～250.以及內賈德·A.?S,?阿麥德·S.?A.不同螺旋強度分布下軸對稱突然脹大管內流場特性研究.?國際熱與流體流動,?1992,?Vol.?13,?No.?4，314～321.）。另外，管型噴嘴的方式也可以產生螺旋流，即通過切向進流的方式產生周向速度，和軸向速度疊加產生螺旋流，但是其缺點在于結構復雜、需經常維護、需要保證噴嘴的位置參數（奇格爾·N.?A,?茜文斯基·A.?噴氣式飛機上螺旋渦流運動的實驗研究.?應用力學學報,?1967,?Vol.?34,?443～451.以及森派如·E.?M,?卡波可·A.?圓管內螺旋流動與熱傳遞研究.?國際傳熱,?1984,?Vol.?106,?766～773．）。因此，上述方法并不能滿足實際氣液兩相起旋的要求。

此外，還有其他的螺旋流發生裝置。1990年，日本白百合女子大學的Kiyoshi?Horii教授提出了一種自生成螺旋流發生裝置，發明者是利用的空氣作為流動介質，在雷諾數分別為1.0×10⁵和1.6×10⁵兩種條件下，通過軸對稱面內小孔徑向向心射入的進流方式用粒子顯示出螺旋流的存在，并獲得了法國專利（No.?0456931)與美國專利(No.?4721126)（浩瑞·K,?馬斯逖姆·Y.,?陳·X.?M.,?泰克·M.,?哈斯摩特·B.?螺旋流研究之三：螺旋流形式下纖維的開放與取向研究,?日本航空航天研究,?1990a,?32(98)），但是結構復雜，安裝困難，不利于實驗環境和工程上的應用。并且產生的螺旋流周向速度小，螺旋流不穩定而且衰減較快，對于氣液兩相流體來說起旋與參混效果不高。因此，上述方法也不滿足要求。

申請號為200910022760.1的發明專利“用在油氣輸送管道上的軸流式流體渦流發生器”涉及一種油氣混合物流體的輸送裝置，用在油氣輸送管道上的軸流式流體渦流發生器，由進口端、外殼、出口端連接成一體；在外殼內有一組由進口導流錐、螺旋葉片、中間體、出口導流錐連接而成的裝置；螺旋葉片內端固定在中間體上，外端固定在外殼上。此發明能使混合物流體在管道內以螺旋和分層的方式流動，適用于管道內的石蠟和結垢沉積量的輸送，也利于清理結蠟積垢，但是該發明應用范圍較小，而且結構較復雜，不滿足實驗室理論研究的要求，并且該發明不利于氣液兩相流體的起旋和參混。申請號為00210654.X的實用新型專利“液體旋流發生器”涉及一種用于石油鉆井工程固井作業的井下工具。該裝置由本體及焊接在其上的導向槽和與導向槽相嵌裝的旋流導向帶以及固定螺栓組成。適于在循環及注替水泥漿過程中，使流體產生螺旋流動狀態，達到確保大井徑和井徑不規則井段封固質量的目的。但是該裝置焊接難度大，安裝困難，并且體積較大，對流體流量影響較大。申請號為200620068646.4的實用新型專利“渦旋發生器”提供了一種渦旋發生器，包括圓鋼管、圓鋼和四塊螺旋葉片，四塊螺旋葉片按同一旋向使其一端均布在圓鋼的周圍、另一端設置在圓鋼管的內壁上，螺旋葉片與圓鋼的軸向成45°。適于磨煤噴粉機中煤粉流與空氣的充分混合。但是此發明沒有解決安裝問題，螺旋效果不明顯，而且不適用于氣液兩相的螺旋流的產生。