MFG型文丘里式气体混合装置

MFG型文丘里式气体混合装置

技术领域

本发明涉及气体混合技术领域，特别是涉及两种不同物理和化学性质的气体需要达到充分混合的超混合技术，这种混合技术可以使得两种不同物理、化学性质的气体达到充分混合，得到均匀、稳定的混合气体，混合气体的不均匀系数σx≤5%。

背景技术

随着社会工业的发展，越来越多的领域需要用到两种甚至更多种不同的物理、化学性质的气体的混合气。而且由于工艺要求的不断提高，对混合程度提出了更高的要求，这就使得新的混合技术的发展有了强劲的动力，为相应的更先进的气体混合产品提供了广阔的发展空间。

虽然气体混合装置或产品在市场上也比较常见，但高效、高混合度的产品依然屈指可数，特别是对混合后的温度场的均匀性和混合气成分的均匀性都有很高要求的产品。所以开发这种高性能要求的产品就势在必行。

近年来，计算流体力学（CFD）和计算机技术的发展给研究静态混合器带来了新的机遇，人们借助计算机技术分析了由于使用静态混合器给流场造成的宏观变化以及其中的微观流动特性，从而为进一步研究静态混合器强化传热的机理奠定了基础，混合器内的流动、计算了压力降、分析了其强化传热的特性。对流场的分析，首次从数值的

角度揭示了SMV 型静态混合元件使流体产生径向流动、壁面冲刷和沿壁面作周向流动使流体微团旋转是改善管内传热的三大因素。计算了平均对流换热系数和流动阻力系数，与已有的实验值的比较验证了计算结果的可靠性，拟合得到了具有较高相关性的传热准则数方程。发明内容

本发明的目的是要克服现有的气体混合装置中存在的不足之处，提供一种更有利于两种气体混合的混合技术，这种混合技术可以加强在使用过程中所需两中气体的混合，以得到稳定的、均匀的混合气体。该型混合器利用了交叉射流技术、文丘里技术等，通过不断地改变气体的流动方向，并通过结构的特殊设计使得层流流动状态变化为紊流流动状态来加强两种气体的混合。

本发明的方法是：

态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备[1]，通过固定在流体通道内的混合元件使流体达到良好的分散和充分混合的目的，近年来在工业中得到了广泛的应用[2~3]。SMV 型静态混合器，如图1 所示，由数层宽度不同的波纹板（波纹板夹角为90º）叠加成圆柱状，每层按相邻层流道流向成相反（与轴向成45º）的形式平行布置而成。多级串联使用时，相邻混合单元交错90º。

由6 个5 层结构的混合器组成。模型不考虑波纹板的厚度与折弯处的曲率半径，在计算中波纹板被视为厚度为0 的固体壁面。在混合器单元之间留有空隙，其长度为混合器单元长度的2%，图中未能显示出来。

SMV 型静态混合器大大的改变了流场结构。根据第三章分析，每一个混合元件对应一个流动的周期，图 3 是第四个周期内不同位置的速度分布。从截面看，SMV 型静态混合元件形成的流通区域不断的变化，因此速度场沿径向也不再按照同心圆的形式分布，而是完全被扰乱。如图4，流体被分割成多股，而后沿波纹通道流动，在壁面附近以一定角度冲刷壁面，边界层由此被破坏、减薄，从而提高壁面与附近流体的换热能力

图5 是混合器单元间空隙处截面上的速度向量图，（a）图中流体从左、右壁处面向管中心汇流，而后由管中心向上、下分流；（b）图中则与（a）图相反，流体从上、下壁面处向管中心汇流，而后由管中心向左、右分流。而在近壁面处流体直接从左、右（上、下）壁面处沿壁面向上、下(左、右)壁面流动。在每个混合单元的空隙处，流体也就周期性的作上述的这种近似理想流体的点源或点汇流动以及沿壁面的环流流动，这就说明了SMV 型静态混合器使流体产生了径向与周向流动，使中心流体与壁面附近的流体不断的进行动量与能量交换，达到不断均化速度与温度的目的。由上述的流动分析可知，SMV 型静态混合器就是通过两种有着密切关联作用的方式有效的改善了壁面与管内流体的换热能力，即：（1）冲刷壁面，强化壁面与壁面附近流体的动量与能量的交换；（2）使流体产生径向流动，强化管中心流体与壁面附近流体的动量与能.量的交换。

该型气体混合器的安装尺寸见下图一：

图一MFG型文丘里式气体混合装置总装图

法兰1为预混气体1的入口连接法兰，法兰2为预混气体2的入口连接法兰，法兰3为混合气体的出口连接法兰。

使用配套的螺栓把法兰1与预混气体1的管道法兰连接，并在两片法兰之间加装密封垫片；使用配套的螺栓把法兰2与预混气体2的管道法兰连接，并在两片法兰之间加装密封垫片；使用配套的螺栓把法兰3与混合气体的管道法兰连接，并在两片法兰之间加装密封垫片。

附图说明

图1是MFG型文丘里式气体混合装置总装图

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。