[發(fā)明專利]一種混沌復(fù)合攪拌系統(tǒng)及其攪拌方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810289955.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN108499465B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華;王嘉偉;王仕博
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01F13/02
• 分類號(hào): B01F13/02;B01F7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種混沌復(fù)合攪拌系統(tǒng)及其攪拌方法，屬于機(jī)械攪拌設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括混沌復(fù)合攪拌裝置、監(jiān)測控制系統(tǒng)，混沌復(fù)合攪拌裝置包括攪拌槽、攪拌部件、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、頂吹旋流噴槍、側(cè)吹旋流噴槍、底吹旋流噴槍、進(jìn)氣管Ⅰ、進(jìn)氣管Ⅱ、進(jìn)氣管Ⅲ，監(jiān)測控制系統(tǒng)包括高速攝像儀、激光發(fā)射器、處理器、電導(dǎo)率儀。本發(fā)明采用機(jī)械攪拌和變頻流量的旋流氣體攪拌相結(jié)合，可通過自由改變攪拌槽偏心率、攪拌軸浸沒深度及偏離角度來強(qiáng)化混沌混合區(qū)面積，實(shí)時(shí)變頻調(diào)節(jié)旋流噴槍的氣體噴吹量，使之呈周期性脈動(dòng)變化，保證攪拌裝置在低雷諾數(shù)流動(dòng)下能在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)混沌混合，大幅提高物料流體混合效率和傳熱傳質(zhì)速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混沌復(fù)合攪拌系統(tǒng)及其攪拌方法，屬于機(jī)械攪拌設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)械攪拌是冶金和化工行業(yè)中最常見、應(yīng)用最廣的一種使多相流體混合的操作。當(dāng)攪拌高粘度物料時(shí)，需要消耗更多的能量，而且要求攪拌槳能夠承受較大的彎矩，這就對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度提出來較高的要求；當(dāng)攪拌對剪切比較敏感的高分子材料時(shí)，由于其組織結(jié)構(gòu)易被剪切力所破壞，因此所能承受的攪拌速度也不能很高，且高速攪拌會(huì)引起高溫熔體噴濺現(xiàn)象，普通的機(jī)械攪拌裝置難以達(dá)到要求，混合效率低，傳熱效果不明顯，而且耗能巨大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種混沌復(fù)合攪拌系統(tǒng)及其攪拌方法，采用機(jī)械攪拌和變頻流量的旋流氣體攪拌相結(jié)合，達(dá)到用最低的攪拌能量實(shí)現(xiàn)混沌均勻混合狀態(tài)。該法根據(jù)多相流體攪拌混合的實(shí)際需要采取不同的組合方式。如：若機(jī)械攪拌采用偏心方式，則以機(jī)械攪拌為主氣體攪拌為輔；若氣體攪拌以大流量變頻結(jié)合旋流噴吹方式，則以氣體攪拌為主機(jī)械攪拌為輔。機(jī)械攪拌軸采用柔性材料，攪拌器采用雙層槳，分別為軸流式與徑流式。氣體噴吹采用頂吹、底吹、側(cè)吹三種噴吹方式，根據(jù)多相流體攪拌混合的需要制定不同的噴吹方案。如：單開底吹噴槍，單開側(cè)吹噴槍，底、側(cè)同時(shí)開等。頂、底、側(cè)吹噴槍的安裝位置可以進(jìn)行微調(diào)，且同一類型噴槍可以設(shè)置多槍聯(lián)動(dòng)工作。三類噴槍都由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制其開度，調(diào)節(jié)閥均設(shè)有不同接線口，通過變換接線口來控制不同的開關(guān)速度。該方法可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械攪拌與氣體噴吹相結(jié)合，可通過自由改變攪拌槽偏心率、攪拌軸浸沒深度及偏離角度來強(qiáng)化混沌混合區(qū)面積，實(shí)時(shí)變頻調(diào)節(jié)旋流噴槍的氣體噴吹量，使之呈周期性脈動(dòng)變化，保證攪拌裝置在低雷諾數(shù)流動(dòng)下能在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)混沌混合，大幅提高物料流體混合效率和傳熱傳質(zhì)速率。

本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種混沌復(fù)合攪拌系統(tǒng)，包括混沌復(fù)合攪拌裝置、監(jiān)測控制系統(tǒng)，混沌復(fù)合攪拌裝置包括攪拌槽1、攪拌部件2、驅(qū)動(dòng)裝置3、傳動(dòng)裝置4、頂吹旋流噴槍5、側(cè)吹旋流噴槍6、底吹旋流噴槍7、進(jìn)氣管Ⅰ、進(jìn)氣管Ⅱ、進(jìn)氣管Ⅲ，傳動(dòng)裝置4包括驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、傳動(dòng)構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件設(shè)置在攪拌槽1一側(cè)，傳動(dòng)構(gòu)件固定設(shè)置在攪拌槽1的頂端，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的輸出端與傳動(dòng)構(gòu)件連接，驅(qū)動(dòng)裝置3固定設(shè)置在傳動(dòng)構(gòu)件的頂端，驅(qū)動(dòng)裝置3的輸出端與攪拌部件2的頂端連接，攪拌槽1的頂壁蓋板上開有滑動(dòng)槽11，攪拌部件2穿過傳動(dòng)構(gòu)件、滑動(dòng)槽11并插入到攪拌槽1內(nèi)，攪拌槽1的頂壁蓋板上還設(shè)置有頂吹旋流噴槍5，側(cè)吹旋流噴槍6設(shè)置在攪拌槽1的側(cè)壁，底吹旋流噴槍7設(shè)置在攪拌槽1的底部，頂吹旋流噴槍5、側(cè)吹旋流噴槍6、底吹旋流噴槍7的氣體噴口均位于攪拌槽1內(nèi)，頂吹旋流噴槍5、側(cè)吹旋流噴槍6、底吹旋流噴槍7的進(jìn)氣端分別與進(jìn)氣管Ⅰ、進(jìn)氣管Ⅱ、進(jìn)氣管Ⅲ連通，進(jìn)氣管Ⅰ、進(jìn)氣管Ⅱ、進(jìn)氣管Ⅲ上分別設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅰ8、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅱ、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅲ；

監(jiān)測控制系統(tǒng)包括高速攝像儀12、激光發(fā)射器13、處理器14、電導(dǎo)率儀15，高速攝像儀12通過支架Ⅰ固定設(shè)置在攪拌槽1的一側(cè)，激光發(fā)射器13通過支架Ⅱ固定設(shè)置在攪拌槽1的另一側(cè)，激光發(fā)射器13與高速攝像儀12位于同一平面上，電導(dǎo)率儀15通過支架Ⅲ固定設(shè)置在攪拌槽1頂端的外側(cè)，電導(dǎo)率儀15的電導(dǎo)率探頭均勻設(shè)置在攪拌槽1內(nèi)的液體表面、液體中部和液體底部，高速攝像儀12、激光發(fā)射器13、電導(dǎo)率儀15均通過數(shù)據(jù)線與處理器14連接；

驅(qū)動(dòng)裝置3、傳動(dòng)裝置4、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅰ8、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅱ、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥Ⅲ分別與處理器14連接。