[發明專利]基于卡門渦街的混流器

在審

• 申請號: 201710377331.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107213811A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 趙順安
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: B01F5/00
• 分類號: B01F5/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 祗志潔

技術領域

本發明涉及火電、冶金、石化、化工、電子、食品多領域，具體來說，是一種利用卡門渦街原理使不同氣流混合均勻的混流器。

背景技術

流體繞流高大煙囪、高層建筑、電線、油管道和換熱器的管束時都會產生卡門渦街。出現渦街時，流體對物體會產生一個周期性的交變橫向作用力。如果力的頻率與物體的固有頻率相接近，就會引起共振，甚至使物體損壞。但是利用卡門渦街也有成功的應用，例如利用卡門渦街周期的、交替變化的性質，制成卡門渦街流量計，通過測量渦流的脫落頻率來確定流體的速度或流量。

實際工程中有很多將兩種或多種不同的流體混合為一種流的工程應用，如：圖1所示的冷卻塔的干濕空氣混合；圖2所示的淋水填料性能模擬試驗裝置的進氣端，如圖3所示的管道的不同流體的匯流。這些情況都需要將不同流體匯流進入一個管道中，當希望兩種流體或多種流體達到摻混均勻狀態時，經常需要管道很長，若能在多種流體混合斷面增設混流器，不僅可使流體混合均勻外，同時也節省了摻混所需要的距離。現有干濕式消霧塔的混合器一般為多孔介質式，存在阻力大、混流效果差等問題。因此，提供一種具有流體阻力小、混流效果好的混流器，在工程上有很大的實用意義。

發明內容

針對目前需要靠增長管道自然混流或放置多孔介質進行混流，要么管道較長且混流效果也不理想，或阻力大混流效率低的問題，本發明提出一種利用卡門渦街原理使不同氣流混合均勻的混流器。

本發明提供的基于卡門渦街的混流器，包括多排布置的條型低阻力流體障礙物，各條型障礙物的截面的尺寸形狀均相同，位于同一排的相鄰條型障礙物的間距相同，相鄰兩排障礙物的位置交錯布置。

所述的相鄰兩排障礙物的位置還可以是錯間布置。

所述的條型障礙物的截面為圓形、橢圓形、菱形、矩形或三角形。

所述的渦街混流器中的條型障礙物至少兩排。

本發明的優點與積極效果在于：使用本發明的混流器，在不同流體經過一排條型低阻力障礙物時會產生漩渦，促進流體混合，在經過至少兩排低阻力障礙物后，從不同方向促進流體混合地更加充分。使用本發明的渦街混流器對流體產生的阻力小，渦街相互作用混流效率高，混流效果好。本發明實現的渦街混流器制作簡單容易加工，運行維護方便，不需要提供額外的動力裝置，節能環保。

附圖說明

圖1是現有干濕式消霧冷卻塔中干區與濕氣氣流的示意圖；

圖2是淋水填料性能模擬試驗裝置的進氣端中流體混合示意圖；

圖3是不同流體混流的示意圖；

圖4是本發明實現卡門渦街的條型低阻力流體障礙物的布置示意圖；

圖5是本發明實現卡門渦街的條型低阻力流體障礙物的多種截面的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明提供了一種基于卡門渦街的混流器，可以實現流體均勻充分混合。所述的混流器包括多排布置的條型低阻力流體障礙物，各條型障礙物的截面的尺寸形狀均相同，位于同一排的相鄰條型障礙物的間距相同，相鄰兩排障礙物的位置錯間布置或者交錯布置。

進一步地，可以設置每排條型障礙物互相平行且間距設置相同。

如圖4所示為優選的兩種布置形式，(a)中相鄰兩排條型障礙物相互平行且錯間布置，形成平行的多排錯間結構；(b)中相鄰兩排條型障礙物相互平行且兩排條型障礙物交錯布置，形成平行的多排交錯結構，優選地，在位于相鄰兩排的條型障礙物相互垂直。圖4的(a)和(b)中，上圖為俯視圖，下圖為正視圖。

卡門渦街使得流體進行均勻充分地混合。本發明的渦街混流器最少包含兩排條型障礙物，不同濃度的流體在經過條型低阻力流體障礙物后形成卡門渦街，渦街即形成的漩渦，通過兩排障礙物，可產生不同旋轉方向的渦，從兩個方向促進摻混，使得流體摻混的更均勻。

所述的條型低阻力流體障礙物，截面形狀根據需要設定，例如為圓形、橢圓形、菱形、矩形或三角形；如圖4所示，為示例的幾種截面形狀的條型低阻力流體障礙物。

本發明中，設條型障礙物的截面徑長為L，則設置每排中相鄰條型障礙物的間距S設置為L的0.8～1.2倍。此時，可以使得條型障礙物的數目合理，且流體混合的效果更好。

本發明實現的基于卡門渦街的混流器，可通過批量生產桿狀物來制作條型障礙物，組成混流器，制作簡單，容易加工，維護也很方便，并且不需要提供額外的動力裝置，節能環保。