一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，属于强化换热领域。本发明专利技术包括基管，基管内部设置若干强化换热单元；强化换热单元由烟气分流单元和烟气扰流单元构成；烟气分流单元包括分流平面以及分流台；烟气分流单元通过若干支撑架固定在基管内部；相邻支撑架之间构成强化换热单元的烟气入口；烟气扰流单元为哈特曼哨共振腔室。本发明专利技术各强化换热单元中的哈特曼哨共振腔均可产生声压级较高的声波，对气流形成强烈的扰动，促进了管内热烟气与壁面的热量交换；同时管内声波带来的振动使得管壁内不易粘附热烟气中的固体杂质，可长期保持较高的换热效率，有利于土壤热脱附。

【技术实现步骤摘要】
一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置
本专利技术涉及强化换热
，特别涉及一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置。
技术介绍
近年来，由于重污染企业搬迁及处理污染物遗留下来的土壤污染问题，受到了社会各界的重视。在土壤污染物中，挥发性、半挥发性污染物因具有高迁移能力和高毒性而受到广泛的关注。目前，土壤热脱附技术是处理有机污染土壤的主要手段。该技术通过直接或间接的方式加热土壤，使之达到一定的温度，有机污染土壤内所含有的有机污染物质会发生气化或者分解，污染物最终进入气相而进入下一道程序去除。申请公布号为“CN104438313A”的中国专利技术专利公布了一种余热高效回用的污染土壤热脱附系统及方法，该专利中利用尾气焚烧系统产生的高温烟气作为热源，脱附土壤中的污染物。基管换热技术，利用管内温度较高的气体与管外有机污染土壤之间进行换热，而气体与土壤之间的换热效率影响着土壤热脱附的效果。基管换热技术的实际使用最好采用高温烟气作为热源，进行余热利用。然而高温烟气一般带有杂质，管外的有机污染土壤易粘附于基管壁面，这些因素影响着壁面换热。而现有技术大多对换热管进行变形及加装各种形态的肋片增强换热，但是，这样的措施在实际的土壤热脱附过程中，可能会由于扰流强度不够、能量利用效率较低以及壁面粘附杂质，而导致换热管壁面换热效率大幅降低，从而影响有机污染土壤热脱附效率。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置。本专利技术的技术方案为：一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，包括基管，所述基管内部设置若干强化换热单元；所述强化换热单元由烟气分流单元和烟气扰流单元构成；所述烟气分流单元包括分流平面以及由分流平面向基管内壁方向扩展的分流台；所述烟气分流单元通过若干支撑架固定在基管内部；相邻所述支撑架之间构成强化换热单元的烟气入口；所述烟气扰流单元包括固定在基管内壁的环形面板，所述环形面板上固定有外径小于基管内径的烟气通道，所述烟气通道外壁、环形面板、基管内壁之间的环形槽为哈特曼哨共振腔室；所述烟气通道末端与环形面板相接的位置构成强化换热单元的烟气出口。分流平面和分流台将进入基管的热烟气引流至分流台与基管内壁之间，由于气流流通面积减小，烟气流速加快；烟气经分流台后直接进入环形的哈特曼哨共振腔室，流速较快的热烟气在哈特曼哨共振腔室发生挤压，产生声压级较高的声波，对气流形成强烈的扰动，促进了管内热烟气与壁面的热量交换；同时管内声波带来的振动使得管壁内不易粘附热烟气中的固体杂质，可长期保持较高的换热效率，有利于土壤热脱附；当哈特曼哨共振腔室内烟气压力达到一定数值时部分烟气流出哈特曼哨共振腔室，并由烟气通道进入下一个强化换热单元。作为优选方案，所述分流平面的面积为基管截面积的10%~40%；所述分流台的最大截面积为基管截面积的60%~90%。分流平面可将来流烟气沿着分流台向管道壁面分流，使气体贴合壁面流动，增加流速的同时，可保证来流烟气进入哈特曼哨共振腔室。作为优选方案，所述分流平面呈圆形或正多边形；所述分流台呈棱台状或圆台状。作为优选方案，各所述强化换热单元均匀分布在基管内部。该设置可增加对土壤脱附处理的均匀性。作为优选方案，相邻所述强化换热单元之间的间距为1~20cm。作为优选方案，所述支撑架为固定于分流台与基管内壁之间的支杆。通过支杆将分流台以及分流平面稳定的固定在基管内部，结构简单且稳定可靠，同时可以保证烟气进入强化换热单元。作为优选方案，各所述强化换热单元的中轴线与基管的中轴线重合。采用所述装置提高基管土壤热脱附效率的方法，热烟气通入基管，气流碰触所述分流平面后沿着分流台由烟气入口进入第一个强化换热单元的哈特曼哨共振腔室，热烟气在哈特曼哨共振腔室积聚后产生声波，声波对烟气产生强烈扰动；热烟气在第一个强化换热单元的哈特曼哨共振腔室压力增加至一定程度后，部分热烟气流出哈特曼哨共振腔室并由烟气通道经烟气出口进入下一强化换热单元；依此各强化换热单元的哈特曼哨共振腔室内烟气的压力周期性变化并产生声波，使得烟气强烈扰动，增强换热效率。作为优选方案，热烟气的温度为300~1200℃。作为优选方案，进入基管的热烟气的压力为0.12~0.5MPa。本专利技术的有益效果为：本专利技术中基管内流通热烟气，基管外为有机污染土壤，利用热烟气的热量对有机污染土壤进行热脱附。热烟气从流道流经热烟气分流平面，向分流台加速流动，经过分流台的加速之后，高速流动的烟气使得哈特曼哨共振腔室内烟气不易流出而积聚压力，到某一临界点后腔内压力足够高而流出部分烟气，压力范围一般在5-100kPa，哈特曼哨共振腔室内烟气压力呈周期性变化而产生了稳定的声波，根据试验，本专利技术装置中哈特曼哨共振腔可产生频率范围达2-5kHz，声压级可达90-120dB，声波对管内烟气进行了强烈的扰动，显著增强了换热效率，同时管内声波带来的振动使得管壁内外不易粘附积聚固体杂质，保证壁面换热效率保持较高的水平，有利于土壤热脱附。流出上一级哈特曼哨发声结构后的烟气，通过热烟气通道进入下一级哈特曼哨发声结构，呈多级利用方式对烟气的能量进行有效利用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术装置的径向剖视结构示意图；图2为本专利技术装置竖直方向的剖视结构示意图；图3为本专利技术装置另一角度的径向剖视结构示意图；图4为本专利技术装置另一角度竖直方向的剖视结构示意图；图5为环形面板处竖直方向及径向的剖视结构示意图；图6为本专利技术装置与对照组对污染物PAHs的热脱附效率对比图；图7为本专利技术装置与对照组对污染物PCBs的热脱附效率对比图。具体实施方式本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。实施例1如图1-图5所示，一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，包括基管10；基管10由耐热耐腐蚀的金属材料制作而成。如图2、图4所示，基管10内部设置多个强化换热单元。各强化换热单元结构相同且均匀分布，相邻强化换热单元之间的间距为1~20cm。各强化换热单元由烟气分流单元和烟气扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，包括基管，其特征在于：所述基管内部设置若干强化换热单元；所述强化换热单元由烟气分流单元和烟气扰流单元构成；所述烟气分流单元包括分流平面以及由分流平面向基管内壁方向扩展的分流台；所述烟气分流单元通过若干支撑架固定在基管内部；相邻所述支撑架之间构成强化换热单元的烟气入口；所述烟气扰流单元包括固定在基管内壁的环形面板，所述环形面板上固定有外径小于基管内径的烟气通道，所述烟气通道外壁、环形面板、基管内壁之间的环形槽为哈特曼哨共振腔室；所述烟气通道末端与环形面板相接的位置构成强化换热单元的烟气出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，包括基管，其特征在于：所述基管内部设置若干强化换热单元；所述强化换热单元由烟气分流单元和烟气扰流单元构成；所述烟气分流单元包括分流平面以及由分流平面向基管内壁方向扩展的分流台；所述烟气分流单元通过若干支撑架固定在基管内部；相邻所述支撑架之间构成强化换热单元的烟气入口；所述烟气扰流单元包括固定在基管内壁的环形面板，所述环形面板上固定有外径小于基管内径的烟气通道，所述烟气通道外壁、环形面板、基管内壁之间的环形槽为哈特曼哨共振腔室；所述烟气通道末端与环形面板相接的位置构成强化换热单元的烟气出口。


2.如权利要求1所述基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，其特征在于：所述分流平面的面积为基管截面积的10%~40%；所述分流台的最大截面积为基管截面积的60%~90%。


3.如权利要求1或2所述基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，其特征在于：所述分流平面呈圆形或正多边形；所述分流台呈棱台状或圆台状。


4.如权利要求1所述基于哈特曼哨结构的提高基管土壤热脱附效率的装置，其特征在于：各所述强化换热单元均匀分布在基管内部。


5.如权利要求1或4所述基于哈特曼哨结构的提高基管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光学，姚辉辉，王进卿，詹明秀，顾海林，池作和，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33