一種渦旋波流發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明的技術(shù)方案覆蓋傳質(zhì)傳熱領(lǐng)域，具體地說是一種渦旋波流發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前能源、石油、化工，環(huán)境等領(lǐng)域中傳熱傳質(zhì)的問題逐漸受到重視。渦旋波流動是一種低雷諾數(shù)條件下的特殊流動現(xiàn)象，在熱能，化工及環(huán)境工程領(lǐng)域常常會涉及到低雷諾數(shù)流動。在渦旋波流中，由于其雷諾數(shù)低，粘性力在其中占主導(dǎo)地位，產(chǎn)生的邊界層分離現(xiàn)象可以有效地提高傳質(zhì)傳熱效率，其在流動過程中產(chǎn)生的剪應(yīng)力小，速度低，但渦量場強(qiáng)度非常高，不僅增強(qiáng)了液體的傳熱傳質(zhì)效率，并且節(jié)省了能耗。
[0003]中國專利文獻(xiàn)200710129298公開了一種渦旋流體機(jī)，由固定在管道上的定渦片和動渦片組成，利用固定在管道上的定渦片和中心的動渦片，水流延管壁上固定的定渦片留下，動渦片則反向于水流旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生特定的渦旋流，增強(qiáng)傳質(zhì)傳熱，為防止水流延動渦片旋轉(zhuǎn)，還設(shè)置有防止自身旋轉(zhuǎn)模塊，所述防止自身旋轉(zhuǎn)模塊包括一對支撐件，其中的一個支撐件設(shè)置在軌道運(yùn)動側(cè)，另一個支撐件設(shè)置在外殼內(nèi)。軌道運(yùn)動側(cè)上的支撐件包括軸承、用于支撐軸承的支撐板和多個耳狀件。至少一個耳狀件設(shè)置在穿過圍繞動渦盤中心的支撐件中心的圓內(nèi)。該設(shè)備雖然可產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋流，但應(yīng)用領(lǐng)域只針對于渦旋式真空栗和渦旋式壓縮機(jī)，并未涉及傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域，且設(shè)備復(fù)雜，不宜應(yīng)用于傳質(zhì)傳熱領(lǐng)域。
[0004]中國專利文獻(xiàn)200820152687公開了一種低能耗渦旋流膜生物反應(yīng)器，涉及水、廢水或污水的物理處理和生物處理，由循環(huán)水箱、蠕動往復(fù)型循環(huán)水栗、膜組件、膜支架、生物反應(yīng)器、控制閥、連通管、過濾網(wǎng)、壓力表和出水口組成。該發(fā)明低能耗渦旋流膜生物反應(yīng)器運(yùn)行過程中的特點(diǎn):水流在膜組件內(nèi)形成低雷諾數(shù)下的渦旋流狀態(tài)，克服了傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器所要求的水流在膜組件內(nèi)高雷諾數(shù)下高流速帶來的高能耗缺點(diǎn)。但是該設(shè)備形成渦旋流的技術(shù)工藝復(fù)雜，在不同的流量下需要設(shè)計(jì)不同規(guī)格螺旋管的結(jié)構(gòu)形式以及調(diào)整液流進(jìn)入管內(nèi)流動的脈沖頻率，才可以在管內(nèi)形成渦旋波流，并且管內(nèi)形成的渦旋波流容易受到外界擾動而破壞，即管內(nèi)形成的渦旋波流態(tài)不穩(wěn)定。
[0005]基于上述現(xiàn)有設(shè)備的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)生渦旋波流穩(wěn)定且不易產(chǎn)生湍流的渦旋波流發(fā)生器成為現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是
[0007]提供一種渦旋波流發(fā)生器，其特征是所述渦旋波流發(fā)生器包括中心控制軸調(diào)整模塊、流量計(jì)、PLC模塊及同軸的始端固定模塊、管道固定模塊、管道、中心控制軸、可伸縮式葉片和末端固定模塊，以管道中流體流動方向確定始端與末端，
[0008]所述中心控制軸表面具有螺紋，
[0009]所述可伸縮式葉片由層疊的環(huán)形葉片單元組成，所述環(huán)形葉片單元由外圓邊緣柔性連接的圓環(huán)形狀相同的無窗圓環(huán)葉片和開窗圓環(huán)葉片組成，無窗圓環(huán)葉片的圓環(huán)面封閉，開窗圓環(huán)葉片的圓環(huán)表面具有窗孔，所述窗孔面積至少為開窗圓環(huán)葉片的圓環(huán)總面積的55%，相鄰環(huán)形葉片單元之間通過無窗環(huán)形葉片與開窗環(huán)形葉片的內(nèi)圓邊緣柔性連接，所述無窗圓環(huán)葉片和開窗圓環(huán)葉片統(tǒng)稱圓環(huán)葉片，圓環(huán)葉片的外徑與管道內(nèi)徑之比為0.9?I，圓環(huán)葉片的內(nèi)徑與管道內(nèi)徑之比為0.25?0.4;
[0010]所述管道的始端與末端分別采用管道固定模塊固定并通過管道固定模塊與始端固定模塊和末端固定模塊固定連接，所述中心控制軸插入管道中，中心控制軸的兩端分別穿過管道固定模塊后插入始端固定模塊和末端固定模塊，所述中心軸控制模塊位于始端固定模塊端部的外部，中心軸控制軸模塊分別與中心控制軸端部和PLC模塊連接，PLC模塊通過中心控制軸模塊控制中心控制軸旋轉(zhuǎn)。流體經(jīng)過始端固定模塊進(jìn)入管道后再經(jīng)末端固定模塊流出，流量計(jì)用于檢測通過管道的流體流量；
[0011]所述可伸縮葉片嵌套在中心控制軸外表面，中心控制軸垂直穿過所有環(huán)形葉片單元的圓心，可伸縮葉片的一端固定在在管道末端的管道固定模塊內(nèi)表面，另一端通過螺紋連接件連接在中心控制軸上，當(dāng)中心控制軸旋轉(zhuǎn)時，螺紋連接件沿中心控制軸的軸向運(yùn)動，帶動可伸縮葉片沿中心控制軸伸縮，可伸縮葉片的無窗環(huán)形葉片朝向管道始端，開窗環(huán)形葉片朝向管道末端。
[0012]所述的一種渦旋波流發(fā)生器，其特征是優(yōu)選窗孔為與開窗圓環(huán)葉片同心的扇環(huán)窗孔。
[0013]所述的一種渦旋波流發(fā)生器，其特征是管道固定模塊為具有通水口的法蘭盤，管道兩端的管道固定模塊之間采用整體結(jié)構(gòu)支撐鋼板3于管道外連接固定，所述始端固定模塊為管道腔，管道腔側(cè)面具有進(jìn)水口，管道腔的一端采用具有通水口的法蘭盤與管道固定模塊密封連接，另一端采用具有中心孔的法蘭盤與中心軸控制模塊密封連接，插入始端固定模塊的中心控制軸端部通過防水軸承安裝在中心孔中，所述中心軸控制模塊包括用于驅(qū)動中心控制軸旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)，所述PLC模塊通過控制電動機(jī)來控制中心控制軸的旋轉(zhuǎn)，所述流量計(jì)安裝在始端固定模塊連接的進(jìn)水管路上；
[0014]所述末端固定模塊為管道腔，末端端固定模塊的管道腔一端采用具有通水口的法蘭盤與管道固定模塊連接，另一端采用具有中心孔和通水口的法蘭盤，插入末端固定模塊的中心控制軸端部通過軸承安裝在中心孔中。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1.本發(fā)明新型渦旋波流發(fā)生器的工作原理
[0017]當(dāng)流體遇到障礙物后，會在其后方形成渦旋波流，這種渦旋波流動形式是一種特殊的邊界層分離現(xiàn)象，可以減小邊界層厚度，提高膜表面的對流傳輸，達(dá)到在層流狀態(tài)下強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)效果的目的，可解決濃差極化等多種由邊界層導(dǎo)致的阻礙兩相之間傳熱傳質(zhì)的問題，并且相對于傳統(tǒng)增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)方法，既降低了系統(tǒng)運(yùn)行能耗，又降低了系統(tǒng)建設(shè)，運(yùn)行和維護(hù)的成本。
[0018]當(dāng)液體流過可伸縮式葉片，由于葉片的阻礙作用，會在葉片的后方形成渦旋波流，在液體流速不同的情況下，通過旋轉(zhuǎn)中心控制軸以改變每組葉片間距及夾角，來控制葉片相對于液體的阻礙面積及阻礙夾角，使液體在葉片后方形成穩(wěn)定的渦旋波流，以此在管路中形成穩(wěn)定的渦旋流場。
[0019]Π.本發(fā)明新型渦旋波流發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)
[0020](I)本發(fā)明的新型渦旋波流發(fā)生器突破了傳統(tǒng)提高傳熱傳質(zhì)的理念，沒有從增加流速，增強(qiáng)機(jī)械攪拌，改變材料性能等方面來考慮提高傳熱傳質(zhì)效率。而是直接從弱化兩相之間膜阻力，利用渦旋波流這種特殊的邊界層分離現(xiàn)象，減小邊界層厚度，以提高兩相之間的傳質(zhì)傳熱性能的方面進(jìn)行考慮，從根本上解決了由于兩相之間膜阻力導(dǎo)致的傳質(zhì)傳熱系數(shù)低的問題。
[0021](2)本發(fā)明新型渦旋波流發(fā)生器，通過旋轉(zhuǎn)中心控制軸從而改變可伸縮式葉片每個葉片之間的間距寬度，實(shí)現(xiàn)了管道內(nèi)流體流能夠在較低雷諾數(shù)下形成穩(wěn)定的渦旋波流，利用渦旋波流強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)效果，從而使運(yùn)行能耗大大降低。
[0022](3)本發(fā)明新型渦旋波流發(fā)生器，安裝簡便，只需將發(fā)生器伸入所需管道，然后將設(shè)備固定于管道之上，便可在管道內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋波流，節(jié)省了改建管道所消耗的費(fèi)用。
[0023](4)本發(fā)明新型禍旋波流發(fā)生器，產(chǎn)生的禍旋波流經(jīng)過PIV(particle imagevelocimetry)驗(yàn)證，在不同的流速下能保持禍旋波流穩(wěn)定，避免了由于葉片阻礙力度過大，而使渦旋波流變?yōu)橥牧鞯目赡苄?，從而保證了液體傳熱傳質(zhì)的穩(wěn)定性，降低了能耗。
【附圖說明】
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[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的渦旋波流發(fā)生器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的渦旋波流發(fā)生器的環(huán)形葉片單元的無窗圓環(huán)葉片示意圖
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的渦旋波流發(fā)生器的環(huán)形葉片單元的開窗圓環(huán)葉片示意圖
[0028]圖中，1、始端固定模塊;2、管道固定模塊;3、整體結(jié)構(gòu)支撐鋼板;4、管道;5、可伸縮式葉片，501、無窗環(huán)形葉片、502、開窗圓環(huán)葉片，503、窗孔，；6、末端固定模塊;7、中心控制軸;8、中心軸控制模塊;9、流量計(jì)；1、PLC。