[實用新型]一種導流器及噴動床

有效

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• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204134608U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 吳峰;馬曉迅;邊文娟
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01J8/14
• 分類號: B01J8/14;F26B3/08;F26B21/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本實用新型涉及一種在化工、環(huán)保、能源、冶金等工業(yè)的噴動床反應器，具體涉及一種導流器及相關噴動床。

背景技術

噴動床作為高效氣固接觸器，已廣泛地應用于各種單元操作和單元過程，例如，高粘性顆粒、粗塊狀顆粒、漿料以及溶液的干燥、粉碎、造粒，低品質煤的燃燒和氣化、燃煤煙氣脫硫、垃圾焚燒煙氣脫硫脫鹽酸氣體、二氧化碳的去除等。

經過50多年的發(fā)展，噴動床已具有多種形式，其中應用最廣泛、最典型的噴動床是柱錐型噴動床，其存在著明顯的三區(qū)流動結構：稀相噴射區(qū)、密相環(huán)隙區(qū)及噴泉區(qū)。噴射區(qū)中顆粒被高速氣體夾帶而出，并與氣體作順流接觸，而當顆粒由噴泉區(qū)回落到環(huán)隙區(qū)后，緩慢下移的同時與環(huán)隙區(qū)內的氣體作逆流接觸，即噴動床的介質顆粒具有明顯的內外分層流動特點，床層內顆粒缺少橫向混合，使得部分顆粒的表面未能獲得充分利用，或對床內傳熱傳質產生不利的影響。針對以上情況，新一代噴動床沿襲了傳統(tǒng)噴動床的基本形式，又在原有基礎上做了進一步改進。諸如多噴頭噴動床、噴動-流化床、內循環(huán)床等，其中噴動-流化床由于兼具有噴動床與流化床的優(yōu)點而得到了噴動床研究者與流化床研究者的共同重視及長足的發(fā)展。這種噴動-流化床與常規(guī)噴動床相比，不僅可以促進流體與顆粒之間的傳熱、傳質，還能有效的防止環(huán)隙區(qū)底部出現死區(qū)和易粘結顆粒在環(huán)隙區(qū)的團聚。但也存在不足之處：要維持這種噴動-流化床所需的氣流量比單獨噴動和單獨流化所需的氣流量要大，同時增加了一定的供氣輔助設備。

縱向渦流作為一種無源的二次流強化傳熱技術，以其能夠以較小的阻力獲取較大的強化傳熱效果而成為強化換熱的研究熱點之一，其強化傳熱的基本機理如下：當流體橫向掠過一個障礙物時，往往在障礙物的背面空間內產生漩渦，這些漩渦并不一定是有益的和能被利用的。如果障礙物的橫向尺寸有限，并且與來流的流體相交成合適的角度，則產生的漩渦將不會滯留在某一空間內，而會隨主流向前運動，從而形成一系列有序縱向漩渦。在這些縱向漩渦的強烈運動下，促進了主流區(qū)與傳熱壁面附近的流體間的動量和能量的交換，強烈的流體擾動對邊界層起到了減弱或破壞的作用，因而使得傳熱增強。這就是縱向渦的發(fā)生和其傳熱強化的基本原理。

發(fā)明內容

針對上述現有技術中的不足，本實用新型的目的之一是提供一種導流器。

為此，本實用新型提供的導流器包括導流板，該導流板的兩個板面上均設有多個凸起，且各凸起的外表面為球面。

進一步，所述導流板為可轉動結構，且轉動方向與流體流動方向相切。

優(yōu)選的，所述導流板上開設有多個孔，每個孔中安裝有一球體，該球體在兩個面板上形成凸起。

優(yōu)選的，沿導流板寬度方向球心間距為1～2倍的球體直徑，沿導流板長度方向球心間距為2～3倍的球直徑。

針對現有技術的缺陷或不足，本實用新型的另一目的在于提供一種噴動床，該噴動床中設有噴射區(qū)、環(huán)隙區(qū)和噴泉區(qū)，該噴動床中安裝有上述導流器，且所述導流器位于噴泉區(qū)下方。

優(yōu)選的，所述導流器的導流板的寬度L為：1.2D_i<L<D_S，其中：D_i為噴動床進氣口直徑，D_S為噴射區(qū)直徑。

優(yōu)選的，所述球體直徑D取值為：10d_p<D<0.25L，其中：d_p為噴動床顆粒直徑，0.1mm≤d_p≤3.0mm；L為導流板寬度。

為了保證噴動床穩(wěn)定噴動結構的實現，D_i/d_p<30～50，0.5<H/D_Z<10，D_i/D_Z＝0.0.267，其中：D_i為噴動床進氣口直徑，D_Z為圓柱噴動床直徑，H為噴動床高度。

所述噴動床倒錐頂角θ大于40°。

本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點：

(1)本實用新型的導流器結構簡單，加工制作簡便，而且使用操作方便；

(2)本實用新型導流器的整體旋轉能夠動態(tài)調整床內的混合均勻度，從而優(yōu)化噴動床內的流場分布，強化噴動床內的傳熱與傳質過程，大大提高噴動床的整體物料處理能力。

(3)采用導流器在噴射區(qū)與環(huán)隙區(qū)中產生縱向渦流，通過縱向渦流使得床內的顆粒、氣體實現漩渦狀旋轉運動，從而加強了噴射區(qū)、環(huán)隙區(qū)間流體和顆粒的橫向混合，強化流體、顆粒間的傳熱和傳質；