本實用新型涉及多種物料混合實驗裝置，特別是涉及一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置。

背景技術：

混合是許多過程工業(yè)中必不可少的重要單元操作，混合設備在各種過程工業(yè)中應用廣泛。目前，在過程裝備與控制工程、能源與動力工程、油氣儲運工程、環(huán)境工程等專業(yè)的實際教學過程中，混合操作及混合設備的重要性沒有得到合理的體現(xiàn)，圍繞混合設備開展的研究工作相對較少，重要的混合單元設備如靜態(tài)混合器并不為廣大學生所熟知。具體到混合過程的實驗研究和實驗教學中，目前國內(nèi)各高校缺乏以混合單元設備為核心的實驗裝置，即使有，也存在研究功能單一、實驗介質(zhì)流量范圍小、搭建后不可改裝等缺點。

為了彌補國內(nèi)各高校相關專業(yè)的教學科研中缺少混合單元設備實驗裝置，特別是缺少靜態(tài)混合單元設備相關實驗裝置的現(xiàn)狀，開發(fā)一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置非常有必要。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本實用新型提供一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置，該裝置包括：原料儲存模塊、計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊、流場觀測模塊、已混介質(zhì)處理模塊和拆裝式在線清洗模塊；

所述原料儲存模塊與計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊和已混介質(zhì)處理模塊依次連接；

所述拆裝式在線清洗模塊分別與所述原料儲存模塊、計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊和已混介質(zhì)處理模塊連接；

所述原料儲存模塊、計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊、已混介質(zhì)處理模塊和拆裝式在線清洗模塊之間的連接均采用拆裝式連接；

所述流場觀測模塊設在所述單路及多路靜態(tài)混合模塊側面，其測量端對應于所述單路及多路靜態(tài)混合模塊，能觀測與分析所述單路及多路靜態(tài)混合模塊中的流動及混合狀態(tài)，該流場觀測模塊與整個實驗裝置中的其它模塊之間無直接連接關系。

本實用新型的有益效果為：各模塊之間采用拆裝式連接，可根據(jù)實際需要進行靈活配置和組裝，且各模塊均可獨立出來用于其它實驗系統(tǒng)，大大提高了實驗設備的利用率。整個實驗裝置基于模塊化設計思想，組裝方便靈活，功能多樣，操作簡單，運行可靠，解決了過程裝備與控制工程、能源與動力工程、油氣儲運工程、環(huán)境工程等專業(yè)的教學科研中缺乏靜態(tài)混合單元設備的窘?jīng)r，為相關專業(yè)教師的教學和科研工作提供硬件支撐。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置模塊構成示意圖；

圖2為本實用新型實施例1提供的實驗裝置構成示意圖；

圖3為本實用新型實施例2提供的實驗裝置構成示意圖。

具體實施方式

下面對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，本實用新型實施例提供一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置，該裝置包括：原料儲存模塊1、計量及動力模塊2、單路及多路靜態(tài)混合模塊3、流場觀測模塊4、已混介質(zhì)處理模塊5和拆裝式在線清洗模塊6；

所述原料儲存模塊1與計量及動力模塊2、單路及多路靜態(tài)混合模塊3和已混介質(zhì)處理模塊5依次連接；

所述拆裝式在線清洗模塊6分別與所述原料儲存模塊1、計量及動力模塊2、單路及多路靜態(tài)混合模塊3和已混介質(zhì)處理模塊5連接；

所述原料儲存模塊1、計量及動力模塊2、單路及多路靜態(tài)混合模塊3、已混介質(zhì)處理模塊5和拆裝式在線清洗模塊6之間的連接均采用拆裝式連接；

所述流場觀測模塊4架設于所述單路及多路靜態(tài)混合模塊3側面，其測量端對應于所述單路及多路靜態(tài)混合模塊，能觀測與分析所述單路及多路靜態(tài)混合模塊中的流動及混合狀態(tài)，該流場觀測模塊與整個實驗裝置中的其它模塊之間無直接連接關系。

上述實驗裝置中，拆裝式連接為螺紋連接、卡箍連接、法蘭連接中的至少一種。

上述實驗裝置中，單路及多路靜態(tài)混合模塊3包括：

至少三種不同類型的靜態(tài)混合器，直管段，三通、彎頭、變徑等管件，流量調(diào)節(jié)閥，壓降測量儀表等。靜態(tài)混合器、流量調(diào)節(jié)閥、壓降測量儀表等與直管段、管件之間采用拆裝式連接；直管段和三通、彎頭、變徑等管件之間主要采用焊接方式連接。該模塊中的不同類型靜態(tài)混合器均用透明材質(zhì)制成。各靜態(tài)混合器經(jīng)設有閥門和儀表的管路連接成單路結構，或多個串聯(lián)結構，或多個并聯(lián)結構，或串并聯(lián)混合結構，通過閥門切換，該模塊中的不同類型靜態(tài)混合器，可單個運行，可多個串聯(lián)運行，可多個并聯(lián)運行，或串、并聯(lián)混合運行，以用于混合機理、結構優(yōu)化、壓力降特性、混合效果對比、產(chǎn)能放大規(guī)律等相關研究。

上述實驗裝置中，原料儲存模塊1包括：

儲存容器，如原料液、原料氣、氣液混合物等實驗原料的儲存容器，儲存容器上設有安全閥，壓力表，加料口、液位計和排污閥，與這些儲存容器相連的增壓泵或壓縮機的入口管路和旁通管路。安全閥、壓力表、加料口、液位計和排污閥均與儲存容器之間采用拆裝式連接；增壓泵或壓縮機的入口管路及旁通管路，與相應儲存容器之間采用焊接方式連接；但增壓泵或壓縮機的入口管路、旁通管路上的調(diào)節(jié)閥、壓力表等，通過拆裝式連接進行安裝。該模塊中的儲存容器可根據(jù)具體要求進行靈活設置和組配，從而拓寬實驗裝置的功能范圍。

上述實驗裝置中，計量及動力模塊2包括：

液體增壓泵及其進/出口管路和旁通管路，氣體壓縮機及其進/出口管路和旁通管路，管路上設有流量計，壓力表，調(diào)節(jié)閥和止逆閥等。該液體增壓泵、氣體壓縮機、流量計、壓力表、調(diào)節(jié)閥和止逆閥與相鄰管段、管件之間采用拆裝式連接。該模塊可以計量及輸送液相介質(zhì)、氣相和液相混合介質(zhì)、氣相介質(zhì)。

上述實驗裝置中，流場觀測模塊4采用激光多普勒測速系統(tǒng)，或者其他能采集流場圖像的觀測與分析設備，借助該模塊可以非接觸方式觀測和分析所述單路及多路靜態(tài)混合模塊3中的流動及混合情況。

上述實驗裝置中，已混介質(zhì)處理模塊5可采用：

能對混合物料進行分離、再加工、深度利用等的設備中的任一種設備，比如沉降罐、離心機、油水分離器、反應器、燃燒器中的一種或幾種。該模塊與單路及多路靜態(tài)混合模塊3之間采用拆裝式連接。該模塊內(nèi)部的主要設備、閥門和儀表，與相應管段、管件之間也采用拆裝式連接。如果該模塊采用沉降罐、離心機、油水分離器等分離設備，則可通過增加泵送系統(tǒng)，將分離后的物料打回原料儲存模塊1中的相應原料儲存容器，從而實現(xiàn)物料循環(huán)利用。

上述實驗裝置中，拆裝式在線清洗模塊6由清洗劑注入系統(tǒng)、清洗液配制罐含攪拌裝置、清洗液增壓泵、調(diào)節(jié)閥、止逆閥、輸送管路和回收管路(即管路系統(tǒng))、密閉式殘液儲槽等連接組成。其中，所述清洗劑注入系統(tǒng)與清洗液配制罐連接；清洗液配制罐與輸送管路連接，輸送管路上分別設置所述清洗液增壓泵、調(diào)節(jié)閥和止逆閥，所述輸送管路另一端為連接各模塊的模塊清洗連接端；所述密閉式殘液儲槽與回收管路連接，回收管路另一端為連接各模塊的殘液回收連接端；上述各部件之間的連接均采用拆裝式連接。

具體的，清洗液配制罐通過接口或管路，以拆裝式連接方式連接在清洗液注入系統(tǒng)和清洗液增壓泵之間。該模塊與原料儲存模塊1、計量及動力模塊2、單路及多路靜態(tài)混合模塊3、已混介質(zhì)處理模塊5之間均采用拆裝式連接。使用時，不同的清洗液組分，比如除油劑、洗潔精、醋酸溶液等，通過清洗液注入系統(tǒng)，加入到清洗液配制罐中，配好的清洗液由清洗液增壓泵輸送到需要清洗的模塊、設備或管路中，借助沖刷、浸泡和人工清洗等方式，實現(xiàn)當前實驗裝置的在線清洗，清洗之后的殘液排入密閉式殘液儲槽中。該模塊還能獨立出來，接到其它實驗裝置中，用于實驗后的在線清洗維護。

本實用新型提供一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置，基于模塊化設計思想設計，由原料儲存模塊、計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊、流場觀測模塊、已混介質(zhì)處理模塊和拆裝式在線清洗模塊連接而成，各模塊可根據(jù)實際需要進行靈活配置和組裝，且所述各模塊均可獨立出來用于其它實驗裝置，其它實驗裝置中對混合物料進行分離、再加工、深度利用等的實驗設備，比如沉降罐、離心機、油水分離器、反應器、燃燒器等，均可作為已混介質(zhì)處理模塊，方便地組合進該基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置。

上述實驗裝置中，單路及多路靜態(tài)混合模塊是核心。原料儲存模塊是由原料液、原料氣、混合液等的儲存容器構成的功能單元；計量及動力模塊是由實驗裝置中提供流體動力的增壓泵、壓縮機、流量計、壓力表等組成，可以計量及輸送液相介質(zhì)、氣相和液相混合介質(zhì)、氣相介質(zhì)；單路及多路靜態(tài)混合模塊包含不少于三種不同類型的靜態(tài)混合器，這些不同類型的靜態(tài)混合器可單個運行，可多個串聯(lián)運行，可多個并聯(lián)運行，以用于混合機理、結構優(yōu)化、壓力降特性、混合效果對比、產(chǎn)能放大規(guī)律等相關研究；拆裝式在線清洗模塊由清洗劑注入系統(tǒng)、清洗液配制罐、增壓泵、調(diào)節(jié)閥、管路系統(tǒng)、密閉式殘液儲槽等組成，能實現(xiàn)當前實驗裝置的在線清洗，且能獨立出來用于其它實驗設備的清洗維護。整個實驗裝置中各主要設備之間均采用螺紋、卡箍、法蘭等拆裝式連接方式進行連接，從而保證了整個實驗裝置中不同模塊或者不同設備均可根據(jù)實際需要進行靈活組配或更換，或者獨立出來用于其它實驗裝置。

利用該裝置，可按具體實驗要求將不同模塊進行靈活集成，從事靜態(tài)混合器結構優(yōu)化研究、靜態(tài)混合器對新介質(zhì)的適用性研究、靜態(tài)混合器產(chǎn)能放大規(guī)律研究等多方面的科研工作。利用該裝置，亦可通過改變靜態(tài)混合器的類型及規(guī)格、改變實驗介質(zhì)的具體流通路徑、改變進行混合的物料等，從事與混合單元操作相關的教學工作。

本實用新型實驗裝置具有如下優(yōu)點和效果：

(1)各模塊可根據(jù)實際需要進行靈活設計、配置和組裝，且各模塊均可獨立出來用于其它實驗系統(tǒng)，從而大大提高實驗設備的利用率。

(2)原料儲存模塊中的儲存容器可根據(jù)具體要求進行靈活組配，從而拓寬實驗裝置的功能范圍。

(3)計量及動力模塊中的流體增壓設備可以是泵，可以是壓縮機，根據(jù)實驗介質(zhì)的相態(tài)、種類和性質(zhì)來定。

(4)單路及多路靜態(tài)混合模塊包含多種不同類型的靜態(tài)混合器，這些不同類型的靜態(tài)混合器可單個運行，可多個串聯(lián)運行，可多個并聯(lián)運行，以用于混合機理、結構優(yōu)化、壓力降特性、混合效果對比、產(chǎn)能放大規(guī)律等相關研究。

(5)已混介質(zhì)處理模塊不是固定不變的，其它實驗裝置中對混合物料進行分離、再加工、深度利用等的實驗設備，比如沉降罐、離心機、油水分離器、反應器、燃燒器等，均可作為已混介質(zhì)處理模塊，方便地組合進該基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置。如果該模塊采用沉降罐、離心機、油水分離器等分離設備，則可通過增加泵送系統(tǒng)，將分離后的物料打回原料儲存模塊1中的相應原料儲存容器，從而實現(xiàn)物料循環(huán)利用。

(6)拆裝式在線清洗模塊能實現(xiàn)基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置的在線清洗，且能獨立出來接到其它實驗裝置中，進行實驗設備的清洗維護。

(7)原料儲存模塊、計量及動力模塊、單路及多路靜態(tài)混合模塊和已混介質(zhì)處理模塊的各模塊內(nèi)部，以及各模塊之間，均可通過添加可單獨控制的管路，來實現(xiàn)對不同原料的不同混合操作，并實現(xiàn)原料的循環(huán)利用。

(8)整個實驗裝置基于模塊化設計思想，組裝方便靈活，功能多樣，操作簡單，運行可靠，解決了過程裝備與控制工程、能源與動力工程、油氣儲運工程、環(huán)境工程等專業(yè)的教學科研中缺乏靜態(tài)混合單元設備的窘?jīng)r，為相關專業(yè)教師的教學和科研工作提供硬件支撐。

下面結合具體實施例對本實用新型的實驗裝置作進一步說明。

實施例1

如圖2所示，本實施例給出了一種基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置的一個具體實施例，該實驗裝置中，原料儲存模塊包含三個液體原料罐21、22、23；計量及動力模塊由三臺離心泵211、212、213、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(圖2中未示意出)和必要的閥門管路系統(tǒng)構成；單路及多路靜態(tài)混合模塊由6條并聯(lián)的支路構成，每條支路安裝一個靜態(tài)混合器(即靜態(tài)混合器221至226)，每個靜態(tài)混合器都用透明材料制作，通過閥門切換可以實現(xiàn)靜態(tài)混合器的單路運行和多路并聯(lián)運行，流場觀測模塊23是一套激光多普勒測速系統(tǒng)(PIV系統(tǒng))；已混介質(zhì)處理模塊是一個殘液收集罐24，拆裝式在線清洗模塊由1號原料罐21、1號離心泵211、殘液收集罐2及被清洗的設備和管路組成。

本實施例的實驗設備中，各主要設備之間均采用螺紋、卡箍、法蘭等拆裝式連接方式進行連接，從而保證了整個實驗裝置中不同模塊或者不同設備均可根據(jù)實際需要進行靈活組配或更換。利用該實驗裝置可以進行1種介質(zhì)在不同靜態(tài)混合器中流動時的流型觀測實驗和壓降特性實驗，可以進行2～3種介質(zhì)在不同靜態(tài)混合器中的混合效果對比實驗、壓降特性實驗、靜態(tài)混合器結構優(yōu)化實驗和產(chǎn)能放大實驗。充分體現(xiàn)了該實驗裝置的多功能、模塊化特點。

實施例2

如圖3所示，本實施例給出了基于靜態(tài)混合器的多功能模塊化實驗裝置的另一個具體實施例，該實驗裝置中，原料儲存模塊包含三個液體原料罐31、32、33；計量及動力模塊由三臺離心泵311、312、313及相應的閥門、儀表、管路系統(tǒng)構成；單路及多路靜態(tài)混合模塊中包含四個靜態(tài)混合器321、322、323、324，右側的三個靜態(tài)混合器322、323、324通過閥門切換可以單個運行、多個串聯(lián)運行和多個并聯(lián)運行，左側的靜態(tài)混合器321與右側的三個靜態(tài)混合器整體上呈串聯(lián)關系，每個靜態(tài)混合器321、322、323、324都用透明材料制作；流場觀測模塊34是一套激光多普勒測速系統(tǒng)(PIV系統(tǒng))；已混介質(zhì)處理模塊主要由一個混合液回收罐351、一個重力沉降罐352，及泵送系統(tǒng)353構成，可以實現(xiàn)實驗原料的循環(huán)利用；拆裝式在線清洗模塊由清洗劑注入系統(tǒng)361(分別設有清水入口、清洗液一入口、清洗液二入口)、清洗液配制罐362、增壓泵363、調(diào)節(jié)閥、管路系統(tǒng)、密閉式殘液儲槽364等組成，能實現(xiàn)各設備、各模塊的定點在線清洗，且能獨立出來用于其它實驗設備的清洗維護。

本實施例的實驗裝置中，各主要設備之間均采用螺紋、卡箍、法蘭等拆裝式連接方式進行連接，從而保證了整個實驗裝置中不同模塊或者不同設備均可根據(jù)實際需要進行靈活組配或更換。利用該實驗裝置可以進行1種介質(zhì)在不同靜態(tài)混合器中流動時的流型觀測實驗和壓降特性實驗，可以進行2～3種介質(zhì)在不同靜態(tài)混合器中的混合效果對比實驗、壓降特性實驗、靜態(tài)混合器結構優(yōu)化實驗和產(chǎn)能放大實驗。充分體現(xiàn)了該實驗裝置的多功能、模塊化特點。

本實用新型的實驗裝置采用模塊化設計，組裝方便靈活，功能多樣，操作簡單，運行可靠，解決了過程裝備與控制工程、能源與動力工程、油氣儲運工程、環(huán)境工程等專業(yè)的教學科研中缺乏靜態(tài)混合單元設備的窘?jīng)r，為相關專業(yè)教師的教學和科研工作提供硬件支撐。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。