新型多功能混合和喷洒装置的设计研究

２ 配比和喷洒装置中粉液混合效果的试验验证
混合 时 间是反应 搅 拌器 内液体 混合 效果 的重 要
流量 １ｍ ／ ， ８ ｈ 其混合液箱的容积 为 ８ ０ ， ０ Ｌ 压力传感
器 。在 水 中加入 淀 粉 和 食 盐 。本试验通过测 定搅拌 室 内液体混合 在一 定时问内达到一定浓度要求来反应其混合效果。 试验 装 置 通 过控 制 系 统 与 电脑相 连 ， 电脑 上 安 装的检测系统能对系统流量和射流器产生的负压值 进行在线监测 。试验效果的验证只有在射流器产生 负 压抽 吸状态 下 的溶 液 配 制 才 是 有 效 的 ， 以本 试 所
有发生 ， 成 了重 大 的人员 伤亡 、 产损 失 以及 环境 造 财
ｌ 所示 ， 主要有搅拌循 环部分、 下料部分和喷洒部分 组成。其中该装置的混合液箱与喷洒储液箱分上下 两层并且中间加隔板布置 ， 两液箱仅通过外部连接 的电动球阀相连通 。搅拌部分主要 由循环泵 、 射流
器 和下 料器 组成 ， 中循 环 泵 的进 液 口与 混 合液 箱 其 的低位 出水 口连 接 ， 环 泵 的高 压 口连接 到 射 流器 循 的进水 口 ， 射流泵 的 负压 口连 接 到 下料 器 的 出料 口 上 并且 其 出液 口通过 管路 连 接到混 合液 箱 的高位进 水 口， 在下 料器 的底 部有 控制 进液 或气 体 的电磁 阀。
混合溶液 中 ｃ 一 ｌ 的量来表示混合液 中 Ｎ Ｃ 的浓度 ａＩ 为５ ％。图 ３为射流器负压值 随试验进行的变化曲 线 。图 ４为 ５个 不 同点 在 同一 时 间所 测得 的 Ｃ一 ｌ离 子 的含量。
验需要记录在配制溶液的过程中射流器负压值和时 间的关 系 曲线 及 在 不 同时 间段 内 记 录一 组 溶 液 浓
在 其和 导流 的 的作 用 下 ， 流在 混 合 液 箱 内做 复 杂 液 的流动 ， 使得 混 合 液 流 充 分 混 合 。 同时循 环 泵 是 连 续 工作 的 ， 一定 时 间 内部 分 混 合 液 重 复地 进 入 循 在 环 流程 ， 使得 其在 循 环 的过程 中充分 均匀 混合 。
３ 结论
处理环境污染问题的工作效率和产生 良好的社会效 益 和巨大 的经 济效 益 。
参 考 文 献
［ ］沈春银 ， １ 陈剑佩 ， 家庭 ， 机械搅 拌反应器 中挡板 的 张 等．
结构设计 ［ ］ 高校 化学工程学报 ， ０ ，２ ５ ：０— ２ Ｊ． ２ ５３ （）３ ３． ０ ［ ］章序文 ， ２ 杨葛灵 ， 健 ， 一 种 卧式 固液混合 装置及应 陈 等． 用 ： Ｎ，０４ ４ ０ Ａ［ ］２ ０ ０ Ｃ １ １４ ７５ Ｐ ．０９— ６—０ ． ３
・
［ ］李 文博 ， ３ 陈剑佩 ， 歌平 ， 一种立 式固液混 合装置及 舒 等． 混合 方法 ：Ｎ，７ １９ Ａ［ ］２ ０ ０ Ｃ １８ ５０ Ｐ ．０ ６— ６—０ ７ ［ ］胡锡文 ， ４ 转兴华． ８种 搅拌 器搅 拌特性 的实验研 究 ［ ］ Ｊ．
化工机 械 ，０５，２ ５ ：５ ２ ２ ２ ０ ３ （ ） ２ ９— ６ ．
应来 解决 此 问题 。其 工 作 原 理 如 图 ２所 示 ， 体 从 液
散后与高速流进行充分混合 ， 形成 的混合液通过扩 散 管流 回液 箱 。 由于循 环泵 对混 合 液箱 的进 出水 口 位 置 的垂直 差 ， 在循 环泵 的抽 吸的作 用下 ， 混合 液箱 内不 同液 面层 上 形成 一定 的导流 场 。经射 流器扩 散 管 流 出的混 合液 ， 动混 合液 箱 中 的液 体循 环 流动 ， 推
第 ２ 期
刘
志， ： 等 新型多功能混合和喷洒 装置的设计研究
・８ ９・
新型多功能混合和喷洒装置的设计研究
刘 志 ， 子 明 ， 彦 飞 寇 寇 ， ２
（． １太原 理 工大 学 机械 工程学 院 ， 山西 太原 ００ ２ ３０４； ００ ２ ） ３ ０４ ２ 山西 省 矿 山流体 控制 工程 技术研 究 中心 ， ． 山西 太原
图 ４ 不 同点 的浓 度 变 化 曲 线
该装 置 的推广 能极 大程 度上 地提 高安全人 员在
试验 结果 表 明 ， 在启 动 配液装 置 后 ， 随着循 环泵
的启动 ， 射流器负压值 的变化符合试验所需要的条 件要求。下料器开始工作后 ， 随着混合粉料的加入 ， 混合液箱内各点的浓度变化形势各不相同 ， 但在经 过一 段 时间持 续循 环 搅 拌 后 ， 器 内各 点 的浓 度基 容 本达 到试 验效 果 。
摘要 ： 出了一种新型 的能连续配制溶质 为粉体 、 提 液体或气体 的自动配液和喷洒装 置。本装 置基 于文丘里管效 应和液体在有液位
差的情况下会形成 流场 的工作原 理 ， 用了循环泵 给射 流器提供稳定 的导向流的结构 ， 采 通过射流器的导 向流来冲击粉体使其在喉
管及扩散 管内与导 向流充分混合 ， 解决 了粉体 与液体混合 常见 的结块和” 包裹 ” 问题 ， 达到 了粉 液混合顺 利进行 的 良好效果 。同
污染。现在常用的处理方法多为直接的喷水稀释和 人工 喷洒粉 体 以解 决 环境 污 染 问题 ， 这些 处 理 方 而 法存在众多问题 ， 比如喷洒气体和泄露、 人工洒粉出 现 的二 次 污染 、 作 人 员 的安 全 及 处 理 污染 事件 的 工 效率低下等。现阶段没有专用的集成度较高的配液 和喷洒装置。而大多数洗消用 的药剂为浓度较低的 溶液 ， 这就需要现场进行配制混合液 。现有 的混合 装置多为针对性较强的特殊用装 置 ， 在不更换设备 的情况下不能同时应用于粉体 、 液体及气体 与液体 的混合 ， 且配制 过 程 是 间歇 性 的不 能 连续 的 给 喷 并 洒设备提供混合 液。因此 ， 需要研究设计一种综合 性能比较高的装置来提高应对环境污染事故突发应 急 的能力 。 １ 自动 配 比和喷 洒装 置的 设计 搅拌操作是过程工业 中重要 的单元操作 ， 它的 原理涉及到流体力学、 传热、 传质及化学反应等多种 过程 ， 搅拌过程就是在流动场 中进行 动量、 量、 质 热 量传递及化学反应 的过程… 。本装 置的粉体 和液 体 的混合 是利 用文 丘 里 管 效 应 ， 管 道 泵 中产 生 一 在 定速度的液体流通过喷射器使液体喷向下料器 中抽 吸下的粉体使其崩坏 ， 从而完成液体和粉体的均匀 混合 。 １ １ 结构 ． 本装 置采用循环泵 的抽吸作 用进行混合 ， 避免 了机械搅拌所需要 的复杂减速和搅拌设备 ， 采用管 道泵对配制完好的溶液实施喷洒。其 总体结构如 图
（ 本文 文献格 式 ： 刘 志 ， 子明， 寇 寇彦 飞 ． 型 多功 新 能混 合 和 喷 洒 装 置 的 设 计 研 究 ［ ］ 东 化 工 ， Ｊ ．山
２ １ ，１ ２ ：９— １ ） ０ ２ ４ （ ） ８ ９ ．
简讯 ・
结构 合理 、 级精 度高 、 率高 、 分 效 能耗 低 。 ２ １ 年 下半 年 ， ０ １ 浙江 丰 利 又有 ６项 超 微粉 碎设 备技术 申报了专利 ， 专利 申请 已得到 国家知识产权 局 的受理 。主要 有 ： 一 代 超 微 粉 碎设 备— —Ｍ Ｍ 新 Ｔ 冲击 磨 同一机 可 进行 粗碎 、 中碎 、 细碎 、 超微 粉 碎 和 对粘 性 、 热敏 性物 料 的粉碎 ， 补 了国 内多 转子超 微 填 粉碎 设备 的空 白。超 细 纤 维 粉 碎 机粉 碎 效 果好 、 能 耗小 、 粉碎物料温升低、 出料流畅、 维修保养方便 ， 实 现了对绒状 、 絮状、 薄膜等类纤维的粉碎 ， 其技术处 于 国际先进 技术 。 截 止 目前 ， 江 丰利 拥 有 各类 专 利 数量 名列 行 浙 业前茅 ， 并已在本公 司全 部实现产品化、 产业化 ， 专 利技术转化率达 到 １０ ， 而为丰利 的发展注入 ０％ 从 了强劲 的动 力 源 、 力 源 ， 成 了 “ 利 ” 活 形 丰 品牌 特 色 核心专利技术产品链 ， 成为该公司参 与国际粉体设 备市场竞争的重要武器。公司十大类 １０多个品种 ０ 的超微粉体设备 ， 连续三届评为浙江名牌产品 ； 十多 项 高新 技术 产 品 被 列 入 国家 重 大 产 业 技 术 开 发 专 项、 国家重点 新产 品和 国家火 炬项 目， 代表 着我 国高 档 粉碎设 备 的发 展水 平 。
度。
目 国内外有很 多种关于浓度的检测方法 ， 前 但 大多效果不是很好 ， 尤其是对 同时多点采样。本试 验 标定 在 同一定 时 间 内对 容 器 内 ５点 （ 度点 的采 浓 集是 在液箱 不 同液 面 、 同方位 上 进行 的 ， 不 其大致 能 代表整个液箱总体 的浓度变化情况 ） 进行实时溶液 浓度进行采样。试验选 用射 流真空泵 Ｚ Ｌ Ｆ Ｓ （ ）一１ ２ Ｏ其极限真空度 一 ．９ Ｍ ａ额定抽气量 ２ ｍ ／ ０ ０８ Ｐ ０ ｈ工作水温 ２ ℃ ， ５ 配用电机 ２２ Ｗ 转速 ２０ ｒｒｎ ．ｋ ９０／ ｉ， ａ
收稿 日期 ：０ １ ２—０ ２ １ —１ ５
喷洒部分为连接于喷洒储液箱低位 的喷洒泵直接从
液箱中抽水 ， 加压后从其 出水 １通过软管和喷头实 ： ３
施喷洒 。
图 １ 自动配 比和喷洒装 置的结构示意图
１２ 工作 原理 ．
常用 的固液两相混合一般采用将两种物料分别 添加到反应釜 中， 然后通过机械搅拌或鼓泡搅拌的
混合液箱的出水 口进入循环泵加压 ， 转化为带一定 压力 的高 速流 ， 进入 射 流器 的工 作 口， 速流 通过 射 高 流器 时在 其喉 管处 形 成 负 压 区 ， 下 料 器 和 负 压 抽 在 吸的作用下粉料下落到负压 区处 ， 高速流剧烈的 在
消
喷酒电机
图 ２ 自动 配 比和 喷 洒 装 置 的原 理 示 意 图
冲击作 用下 ， 料 和其 形成 的结 块 和 小 ” 团 ” 冲 粉 面 被