可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置及其應用。
【背景技術】
[0002]在發動機的入口，為了阻擋空氣中粉塵、樹葉、草根、石塊甚至飛鳥進入，通常要增加阻擋裝置，如隔板、網罩等，可以實現大顆粒物的分離。對于小的顆粒物，可以在發動機進口增加導向裝置，利用慣性實現氣流中固體顆粒的分離，該裝置一般被稱為慣性粒子分離器(采用分叉的帶曲率彎道，利用慣性，實現顆粒物從氣流中分離進入分叉通道中)。
[0003]慣性粒子分離器的性能測試是驗證其氣固分離的有效措施。在測試中，慣性粒子分離器入口環境需要制造均勻分布的砂塵進口條件，就需要配置可實現均勻分布的氣固(氣體固體微粒)摻混裝置。
[0004]現有的摻混裝置有中心噴出式和周向噴出式，即在粒子分離器前噴出一股含塵氣流；或者在粒子分離器環形通道中周向均勻布置投砂口來實現周向均勻。中心噴出式裝置，其中無摻混作用，完全依靠氣流裹挾微粒噴出管道，管徑細，含高濃度微粒的氣流速度可能過高，從而直接沖擊粒子分離器進口輪轂，可能貼輪轂壁面進入粒子分離器環形通道，使粒子分離器實驗性能下降。該裝置無均勻性指標。周向噴出式是在粒子分離器環形通道中各個周向角度位置布置一定數量的噴口，以達到均勻性的目的，該裝置必然會影響粒子分離器進口通道阻力分布，造成其流動阻力增大，同時影響通道中氣流分布。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種可實現均勾分布的氣固摻混輸送裝置，用于1-200 μ m固體顆粒(微粒)與氣流摻混，將徑向進入的微粒，實現軸向周向出口均勻化，進入粒子分離器環形通道。
[0006]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0007]—種可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置，主要由依次相連的下砂段、縮放段、整流段和出口段構成的單根水平管道，所述下砂段為三通，其水平管道部分主要由兩端的直管道、中間的直管道以及兩端與中間部分的變截面管道形成，其垂直管道部分插入水平管道部分中心附近的直管道中，所述縮放段主要由兩端的直管道、中間的直管道以及兩端與中間部分的變截面管道形成，所述出口段為環形擴張噴嘴，在所述下砂段、縮放段、整流段以及出口段之間均設置有多層整流網。
[0008]所述縮放段設置為相互連接的兩個或以上。
[0009]所述下砂段與縮放段、縮放段之間、縮放段與整流段、整流段與出口段之間均通過法蘭連接，法蘭上加裝所述整流網。
[0010]所述下砂段的垂直管道出口深入到水平管道部分中部位置。
[0011]所述縮放段的管道擴張角為6?10°。
[0012]所述環形擴張噴嘴主要由內錐筒、外錐筒、頂錐裝配而成。
[0013]所述多層整流網的每層背后均留有用于衰減旋渦的距離。
[0014]一種可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置的應用，含塵氣流經過所述的可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置，由環形擴張噴嘴噴出，進入粒子分離器，裝置的管道中心與粒子分離器中心同高，裝置出口采用環形射流口軸向出氣，裹挾固體顆粒進入粒子分離器，環形射流口中心與離子分離器環形進口通道中心對齊。
[0015]所述固體顆粒的粒徑為1-200 μ m。
[0016]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0017]I)通過少量氣源帶動顆粒，無運動摻混部件。
[0018]2)流動參數根據粒子分離器性能要求設計，整體結構簡單，阻力損失小。
[0019]3)借助整流網后形成的氣體旋渦，使氣流裹挾微粒達到充分紊流狀態，依靠氣流繞流的旋渦帶動微粒充分混合，使固體微粒與氣流的充分摻混，在粒子分離器進口前實現分布均勻。
[0020]4)通過兩段縮放裝置使微粒撞擊壁面后反彈與氣流摻混，兩段縮放管應用使小的微粒聚集在管道壁面處，在射流出口后，依靠其初始動量進入到粒子分離器環形通道中。
[0021]5)通過氣力輸送原理，保證氣流速度，使含微粒的氣流帶動微粒噴出，不會集聚在裝置中。
[0022]6)本發明裝置不在粒子分離器內部，噴出的含微粒氣流速度低于粒子分離器進口氣流速度，不會影響粒子分離器氣流流動。另外，環形噴口的設計，可以避免微粒噴出后撞擊粒子分尚器輪轂。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0024]圖1為本發明所提供的氣固摻混輸送裝置結構圖；
[0025]圖2為直管道部分結構示意圖；
[0026]圖3為下砂段結構示意圖；
[0027]圖4為縮放段結構示意圖；
[0028]圖5為環形噴嘴結構示意圖；
[0029]圖6為整流網結構示意圖；
[0030]圖7為本發明所提供的裝置應用的入口模型圖；
[0031]圖8為應用本發明裝置的10 μ m顆粒運動軌跡；
[0032]圖9為應用本發明裝置的35 μ m顆粒運動軌跡；
[0033]圖10為應用本發明裝置的100 μ m顆粒運動軌跡。
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0035]本發明所提供的可實現均勻分布的氣固摻混輸送裝置一實施例如圖1所示，主要包括下砂段1，縮放段3，整流段4，以及位于出口的擴張段管道(環形擴張噴嘴)6，各部分間采用法蘭2聯接。
[0036]該實施例根據氣動參數(氣體動力學參數，如壓強、速度、溫度等)要求總長為2.9mο
[0037]如圖2所示為下砂段兩端、縮放段兩端以及整流段的水平直管道的結構示意圖，選用不銹鋼焊接鋼管(GB/T21835-2008)，壁厚為2mm。共有三種型號，外徑分別為38.4mm、60.3mm和88.9mm，選用88.9mm外徑管道，法蘭采用DN65突面(RF)平板法蘭(GB/T9119-2010)，其外徑為160mm。四組法蘭通過M16螺栓連接，均加裝了整流網用于均勻化管內氣流。
[0038]如圖3所示，下砂段I為三通結構，其水平管道部分主要由兩端下砂段水平直管道10、中間下砂段水平直管道11以及連接兩端和中間直管道的下砂段變截面管道12形成，其垂直管道部分插入水平管道部分中心附近位置的中間下砂段水平直管道11中。垂直管道部分主要由垂直直管道13、收縮管14和插入管16組成。各段管道之間焊接而成。水平管道部分入口截面積為65.61cm2，喉部即中間下砂段水平直管道11的橫截面面積為11.58cm2，具體通過氣流壓強和速度在管道內的關系計算，一定參數的入口