[发明专利]一种液体喷射混合器及其设计方法

权利要求书

1.一种液体喷射混合器，其特征在于：包括分散喷射头、稳流段、射流混合段、数支加药管路和浆液管路，所述分散喷射头、稳流段和射流混合段从左至右依次连接与布置，液体从右至左依次流过所述射流混合段、稳流段和分散喷射头；所述加药管路包括从下至上依次连接的短管、加药阀门、加药管接头、加药过滤器和加药软管接头，液体从上至下依次流过所述加药软管接头、加药过滤器、加药管接头、加药阀门和短管；所述浆液管路包括从下至上依次连接的弯管、阀门、管接头、过滤器和软管接头，液体从上至下依次流过所述软管接头、过滤器、管接头、阀门和弯管；

所述分散喷射头在其轴线上设置有分散锥，所述分散锥的锥尖向右，所述分散喷射头设有第一圆柱孔，分散喷射头的头部设有1圈或2圈沿圆周均布的数个头部小孔，分散喷射头的周部设有1圈或2圈沿圆周均布的数个圆周小孔，所述头部小孔和圆周小孔均与第一圆柱孔相通；所述稳流段在其外圆周设置有盘状安装法兰，在其内部设有稳流管内孔；所述射流混合段包括混合管和安装于其左端的喷嘴；所述混合管设置有从左至右依次布置的扩张的第一锥形孔、第二圆柱孔和收缩的第二锥形孔，所述混合管的左端设置有圆柱状的配流头，所述配流头上半周设有1～4个注药孔；所述注药孔通过所述短管与所述加药管路连接，所述加药管路的支数同所述注药孔的数量，并取决于所加药品的数量；所述喷嘴具有一个收缩的第三锥形孔，喷嘴的头部深入所述第二锥形孔内，并与所述第二锥形孔形成一个空腔。

2.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述液体喷射混合器具有四级均质功能，几种药液通过所述注药孔后的混合为一级均质，浆液通过所述第三锥形孔喷射后与药液混合为二级均质，药液与浆液形成的混合液经过所述分散锥及所述头部小孔或圆周小孔后的分散为三级均质，混合液由所述头部小孔或圆周小孔喷出后与工作容器罐内的物料混合为四级均质。

3.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述液体喷射混合器通过所述安装法兰固定于工作容器的外侧罐壁，所述分散喷射头伸入工作容器罐内，数个所述液体喷射混合器沿圆周均布于工作容器的罐壁。

4.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述头部小孔、圆周小孔、分散锥、第一圆柱孔、稳流管内孔、第一锥形孔、第二圆柱孔、第二锥形孔和第三锥形孔形成的内部通道表面进行抛光处理，粗糙度值小于Ra0.025um，以减小表面腐蚀及减少微小固体物附着。

5.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述分散锥的锥角在45°～65°，所述头部小孔和圆周小孔的直径为6～10mm；所述第一锥形孔的锥角为12.5°～17.5°，所述第三锥形孔的锥角约为22°～30°，所述第二锥形孔的锥角比第三锥形孔的锥角大20°。

6.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述注药孔的直径取决于所加药液的流量，不同的药液流量对应不同的注药孔的直径；通过所述注药孔的药液的流速为12～15m/s。

7.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述第三锥形孔的入口流速为5～8m/s，第三锥形孔的出口流速为15～20m/s；所述第二圆柱孔的流速为12～15m/s；所述稳流管内孔的流速为3～5m/s；所述头部小孔和圆周小孔的流速为18～25m/s。

8.根据权利要求1所述的液体喷射混合器，其特征在于：所述液体喷射混合器的材质为不锈钢，具体不锈钢的牌号取决于药液及浆液的腐蚀性。

9.一种液体喷射混合器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定初始参数：

已知浆液流量Q₁和药液流量Q₂、Q₃、Q₄(以有三种药液为例)，

则混合后药液的流量：Q＝Q₂+Q₃+Q₄

浆液与药液混合后的总流量：Q₀＝Q₁+Q＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄

取所述浆液管路中流速：v₁＝3～4m/s

取所述加药管路中流速：v₂＝v₃＝v₄＝4～5m/s

(2)所述浆液管路的直径：

同理，所述加药管路的直径分别为：

根据d₁、d₂、d₃和d₄来确定所述浆液管路和加药管路的通径，在确定所述阀门、管接头、过滤器、软管接头、弯管、加药阀门、加药管接头、加药过滤器、加药软管接头和短管的规格。

(3)所述喷嘴入口的直径：C₅＝d₁

取所述喷嘴的第三锥形孔的锥角：D₅为22°～30°

则所述喷嘴出口的直径：C₄＝C₅-L.tg(0.5D₅)

则所述喷嘴入口的流速：v₁₁＝4Q₁/(πC₅²)

则所述喷嘴出口的流速：v₁₂＝4Q₁/(πC₄²)

应满足v₁₁＝5～8m/s，v₁₂＝15～20m/s

否则应调整有关参数

(4)根据伯努利方程：

对于喷嘴第三锥形孔入口断面及出口断面

得

其中，γ为浆液比重，P₁、P₂分别为喷嘴入口及出口处的压力，v₁₁、v₁₂分别为喷嘴入口及出口处的流速，ζ为局部阻力系数。

(5)稳流管内孔的直径与流速的关系：

其中，Q₀、v₀、C₂分别为稳流管内孔的总流量、流速及直径，且流速v₀应满足

v₀＝3～5m/s

(6)分散喷射头的有关参数

取所述分散锥的锥角在45°～65°，所述头部小孔和圆周小孔的直径为6～10mm，所述头部小孔和圆周小孔的流速为18～25m/s。

(7)其它参数：

其它尺寸根据结构设计来确定。