專利名稱：用于液體混合的后混合裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混合裝置，尤其涉及一種液體混合裝置。
背景技術：
在廢水處理過程中，預處理后的廢液及二次沉淀后的淤泥需要排入懸浮物池內添加高分子絮凝劑(PAM)，進行絮凝反應。絮凝就是廢水經過與絮凝藥劑充分混合后，再進入絮凝池進行絮凝的過程。為去除廢水中的污染物，需要在水中投加適量的絮凝劑，經過一系列的混合、絮凝過程后，形成絮凝體，從而保證在后續(xù)的沉淀過程中具有良好的分離效果。絮凝過程可以分解成兩個階段第一階段為快速混合過程；第二階段為緩慢的絮凝反應過程。以上兩個過程并沒有去除水中雜質顆粒，是為沉淀、過濾工藝創(chuàng)造必要條件。當懸浮物液是一種固液兩相流時，高分子絮凝劑由于粘度高而不易分散到懸浮物液中。如果將絮凝劑直接添加在懸浮物池內，會減弱藥劑的絮凝效果造成藥劑的浪費，并使后續(xù)在濃縮池的沉降性能變差，最終導致板框出泥含水率提高。為了獲得最佳的絮凝效果，必須使絮凝劑溶液在懸浮物液中混合均勻。目前一般藥劑的混合技術主要分靜態(tài)混合和動態(tài)混合兩種方式動態(tài)混合主要通過攪拌設備，其攪拌過程是通過槳葉的旋轉向攪拌槽內輸入機械能，從而使流體獲得適宜的流場形態(tài)，并在流場內進行動量、熱量和質量的傳遞或者進行化學反應的過程。機械攪拌的混合池長期以來被認為是一種效率高的混合設備，它的水流特點在于具有返混的性質。但攪拌設備一般運用于較小的反應槽內，如果懸浮池體積很大，單點投加絮凝劑效果就會較差，多點投加絮凝劑也難以控制劑量。靜態(tài)混合器是相對動態(tài)混合器而提出的，它是借助流體管路的不同結構，得以在很寬的雷諾數(shù)范圍內進行流體的混合，而又沒有機械式可動部件的流體管路結構體，在管道內放置這種特別的、結構規(guī)則的構件，當兩種或更多種流體等物質通過這些構件時被不斷地切割和轉向，使之混合均勻。這種裝置可以安裝在懸浮物提升泵出口管道處，但當泵輸送的介質中含有大量的淤泥，其復雜的管路結構很容易使其內部發(fā)生堵塞。靜態(tài)混合器中還有一種射流混合裝置。射流裝置由一個中心驅動噴嘴和一個環(huán)形的吸入通道組成，通過壓力水源驅動，吸入介質并混合，但其中心驅動噴嘴容易造成誘導流體的阻塞。此外，水處理領域還有水力絮凝器?，F(xiàn)在的水力絮凝形式多種多樣，有隔板反應器、旋流反應器、水力澄清器、脈沖澄清器、折板反應器、波紋板反應器、網(wǎng)格反應器等，其均存在制作安裝困難、容易堵塞、運行維護不便、絮凝效果受流量變化的影響等缺點。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用于液體混合的后混合裝置，其應當能夠保持流體的均勻流態(tài)，達到提高混合效率的目的，其與設于前面的混合裝置配合能夠使高分子絮凝劑在固液兩相流中快速混合均勻。[0010]混合過程是在強制流動作用下通過主體擴散、湍流擴散和分子擴散，最終達到分子級均勻混合。剛加入的藥劑首先形成大尺度的渦旋微團，在湍流拉伸、剪切作用下，大渦旋分裂成較小尺度的渦旋，能量從大渦旋傳遞到小渦旋，小渦旋則向更小的渦旋傳遞，直到更小尺度，最后因粘性應力的作用耗散為熱。在這一過程中，水力條件對混合起決定性作用，因此如何控制水力條件，如何有效地消除大尺度渦旋，增加微小渦旋的比例，也就是如何增加顆粒碰撞次數(shù)，是能否提高混合效率的關鍵。絮凝劑在與固液兩相流的混合中有其自身的條件，其一是混合均勻，使得固體顆粒有均等的機會活的合絮凝劑分子的聯(lián)接；其二是快速，一旦混合均勻，必須停止混合，保持流體的均勻流態(tài)，以免分子鏈廢破壞，影響后續(xù)沉降反應?；谏鲜霭l(fā)明原理，為了達到本實用新型的目的，本技術方案提供了一種用于液體混合的后混合裝置，其包括一前蓋，其具有一腔體，所述前蓋的前端開設有一上游噴嘴，該上游噴嘴與前蓋的 腔體連通；一中空的碰撞塊，其具有一連接端和一錐形端，所述連接端與前蓋的后端連接，以使所述錐形端全部設于前蓋的腔體內，所述錐形端開設有一下游噴嘴，所述下游噴嘴和上游噴嘴同軸或基本同軸設置；所述后混合裝置的結構以上游噴嘴或下游噴嘴的軸心軸對稱布置。進一步地，在后混合裝置中，所述碰撞塊錐形端的前端面距所述前蓋腔體底部的距離L2與上游噴嘴口徑的比值為2. 4。進一步地，在后混合裝置中，所述上游噴嘴和下游噴嘴的同心度不大于O. 05_。進一步地，在后混合裝置中，所述錐形端的錐度β為90-120度。本實用新型所述的用于液體混合的后混合裝置通過結構設計，采用了流體的自激振蕩原理，通過管道內的漩渦提高混合反應中顆粒的碰撞次數(shù)，從而提高了液體混合的效率，同時后混合裝置對高壓流體還具有一定的緩沖作用，從而為后續(xù)低速沉降反應提供了良好的條件。

圖I為本實用新型所述的用于液體混合的后混合裝置在一種實施例中的結構圖。圖2為本實用新型所述的用于液體混合的后混合裝置的工作原理圖。
具體實施方式
下面將結合說明書附圖和實施例對本實用新型所述的技術方案進行進一步的解釋說明。圖I顯示了用于液體混合的后混合裝置在一種實施例中的結構。如圖I所示，該用于液體混合的后混合裝置包括前蓋6,其具有一腔體,前蓋的前端開設有上游噴嘴61,上游噴嘴61與前蓋6的腔體連通；中空的碰撞塊7，其具有連接端和錐形端，連接端與前蓋6的后端連接，以使錐形端全部設于前蓋6的腔體內，錐形端開設有下游噴嘴71，下游噴嘴71和上游噴嘴61同軸設置；整個后混合裝置的結構以上游噴嘴或下游噴嘴的軸心軸對稱布置。在后混合裝置中，碰撞塊7錐形端的前端面距前蓋6腔體底部的距離L2對自激振蕩漩渦的產生有重要影響，為了產生較大增幅的自激振蕩效果，本技術方案中要求L2與上游噴嘴61的口徑D4的比值為2.4。同時，在本實施例中，錐形端的錐度β為110度。[0024]在本實施例中，上游噴嘴61的口徑D4 = 65mm,L2 = 156mm，下游噴嘴71的口徑D6滿足D6/D4=l. 2，因此D6 = 78mm,前蓋腔體的內徑D5滿足D5/D4=2 10之間，為了加工簡便，本實施例中D5 = 130mm。需要強調的是，上游噴嘴61和下游噴嘴71的同心度對于后混合裝置的工作非常重要，本技術方案中上游噴嘴61和下游噴嘴71的同心度不大于O. 05mm。本技術方案中的后混合裝置采用了流體的自激振蕩原理。自激振蕩，就是在不須外加激勵條件下，利用流體本身在合適的流體結構中由特殊的邊界條件下產生自發(fā)的振蕩。自激振蕩通過在管道內產生一定的漩渦，然后通過管道內的漩渦提高混合反應中顆粒的碰撞次數(shù)，提高混合效率。圖2顯示了上述后混合裝置的工作原理。如圖2所示，當一股高壓流流入軸對稱腔室時，諧振腔內充滿了靜止流體，高壓流與周圍靜止流體產生紊流摻混，產生強烈的動量交換，形成沿流向逐漸增厚的湍流剪切層，由于高壓流速度大，剪切層為紊流剪切層且是不穩(wěn)定的，故剪切層周圍的流體被夾帶而產生渦旋，由于剪切層是軸對稱的，故渦旋以渦環(huán)38的形式對稱存在和運動。剪切層與靜止液體的交界處附近是分離區(qū)35，即流動從邊界層分布轉向剪切層分布，在剪切層中存在一個速度梯度很大且不穩(wěn)定的區(qū)域，將誘發(fā)出有序的大結構旋渦，高壓流中一定頻率范圍內的渦量擾動得到放大，在剪切層中形成一連串離散渦環(huán)38，由于剪切層是軸對稱的，因此形成的渦環(huán)38也是沿腔室軸心對稱分布。當其向下游運動，同下游碰撞壁36發(fā)生碰撞,在碰撞區(qū)產生一定的壓力擾動波，該壓力擾動波以聲波速度向上游傳播，到達上游附近的初始分離區(qū)，而分離區(qū)35對擾動相當敏感，又會誘發(fā)新的渦量脈動，因為剪切層不穩(wěn)定性對擾動具有選擇性的放大作用，當混合后的紊流隨射流向下游傳播的渦量脈動在剪切層內滿足其放大條件時，則此擾動就在剪切層內得到放大。放大后的擾動再次與碰撞壁發(fā)生碰撞，又不斷重復上述過程。在這一自激振蕩過程中，流體內顆粒的碰撞次數(shù)得到了顯著的增加，提高了混合效率。請繼續(xù)參閱圖1，液體在該后混合裝置中進行混合是一種靜態(tài)混合，該后混合裝置利用了流體的自激振蕩原理，流體在自激振蕩區(qū)D與碰撞塊7碰撞，產生劇烈的渦流，在很強的剪切力作用于流體下，使流體的微細部分進一步被分割而進行混合。同時，流體的流動遇到阻礙，穩(wěn)定了流體的均勻流態(tài)。要注意的是，以上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于以上具體實施例，隨之有著許多的類似變化和變形。本領域的技術人員如果從本實用新型公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形和變化，均應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種用于液體混合的后混合裝置，其特征在于，包括 一前蓋，其具有一腔體，所述前蓋的前端開設有一上游噴嘴，該上游噴嘴與前蓋的腔體連通； 一中空的碰撞塊，其具有一連接端和一錐形端，所述連接端與前蓋的后端連接，以使所述錐形端全部設于前蓋的腔體內，所述錐形端開設有一下游噴嘴，所述下游噴嘴和上游噴嘴同軸或基本同軸設置； 所述后混合裝置的結構以上游噴嘴或下游噴嘴的軸心軸對稱布置。
2.如權利要求I所述的用于液體混合的后混合裝置，其特征在于，所述碰撞塊錐形端的前端面距所述前蓋腔體底部的距離L2與上游噴嘴口徑的比值為2. 4。
3.如權利要求I或2所述的用于液體混合的后混合裝置，其特征在于，所述上游噴嘴和 下游噴嘴的同心度不大于O. 05mm。
4.如權利要求3所述的用于液體混合的后混合裝置，其特征在于，所述錐形端的錐度β 為 90-120 度。
專利摘要本實用新型公開了一種用于液體混合的后混合裝置，其包括一前蓋，其具有一腔體，所述前蓋的前端開設有一上游噴嘴，該上游噴嘴與前蓋的腔體連通；一中空的碰撞塊，其具有一連接端和一錐形端，所述連接端與前蓋的后端連接，以使所述錐形端全部設于前蓋的腔體內，所述錐形端開設有一下游噴嘴，所述下游噴嘴和上游噴嘴同軸或基本同軸設置；所述后混合裝置的結構以上游噴嘴或下游噴嘴的軸心軸對稱布置。該后混合裝置利用了流體的自激振蕩原理，提高了液體混合的效率。
文檔編號B01F3/22GK202778296SQ20122043800
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2012年8月30日
發(fā)明者李宏 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司