一种利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置制造方法及图纸

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，主要使用过热液体作为冷却剂，利用双层套管以及双层收缩性雾化喷嘴充分提速液滴，过热液体经套管到达叶轮内，过热液体在叶轮出口处闪蒸后的气体是旋转运动的，与普通未加旋的射流相比，加旋后的射流出喷口后扩展更迅速，卷吸效应增强，这有助于在喷嘴内层出口附近增强混掺效果，并且能防止已闪蒸的旋转过热气体冰粒联结在喷嘴内壁上。在雾化喷嘴出口处过热液体闪蒸，一方面，雾化喷嘴出口处温度骤降，可迅速将液滴温度降低至结冰点以下；另一方面，过热液体闪蒸膨胀作用形成的压力梯度力可再次加速冰粒。以上两点减少了系统能耗，提高冰粒生成效率，有效解决了冰粒储存运输问题，实现冰粒制备与冰粒射流一体化。

2、为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：

3、一种利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，包括高压过热液体供给系统和水供给系统，所述高压过热液体供给系统和水供给系统分别与直旋混合冰粒生成射流相连通，直旋混合冰粒生成射流系统与回收系统相连，回收系统通过管道与高压过热液体供给系统相连，所述直旋混合冰粒生成射流系统包括双层套管，双层套管内层与水供给系统相连通，外层与高压过热液体供给系统相连通，双层套管内层管路出口通过焊接完成，设备简单，根据需求可以替换，套管出口对应叶轮的螺纹连接端，双层套管出口处设有一个叶轮，叶轮出口处设有一个收缩性雾化喷嘴，收缩性雾化喷嘴内形成流场区域，高压过热液体经叶轮旋转后进入收缩性雾化喷嘴，由于喷嘴与外部相连，故喷嘴内温度已达过热液体沸点，形成的旋转气体带动冰粒进入流场，所述流场区域分为初始阶段和第二阶段，流场区域初始阶段包括气液两相二氧化碳和水滴，在此阶段，部分液态二氧化碳闪蒸后为气态二氧化碳，环境温度为-73℃，环境温度达到结冰点，但由于水滴在初始阶段停留时间较短，还未生成冰粒，液态二氧化碳部分闪蒸；所述流场区域第二阶段包括气态二氧化碳、经降温后水滴结成得冰粒和干冰，液态二氧化碳完全闪蒸后体积膨胀约450倍，高速气流再次加速冰粒冲蚀工件；收缩性雾化喷嘴、叶轮均设于外层内壁且中心线与内层重合，过热液体和水分别输送到冰粒生成射流系统中叶轮的内层和外层，且二者在收缩性雾化喷嘴内层出口汇集，高压旋转过热气体在喷嘴内层出口沿轴向为水滴提速，到达外层出口后，过热液体闪蒸产生低温，水滴冷却为冰粒并在高速运动下形成冰粒射流。

4、进一步的，所述叶轮包括位于中心的内管和内管外的外管，内管与双层套管内层联通，外管为双层套管外层螺纹连接，内管外圆周且向均布有多个弧形条，每个弧形条均沿着内管外且向布置，且内管和外管之间通过弧形条连接。

5、进一步的，所述收缩性雾化喷嘴包括切面逐渐收缩的锥形外壳以及位于外壳内中心与叶轮内管相连接的内通道，以及位于内通道末端的加速管，外壳直径最小处与加速管相连，内通道出口直径是1mm，外壳出口直径是3mm，喷嘴内层出口与外层出口相差十厘米，形成空间为加速区，由高压直旋二氧化碳为液滴充分提速加旋。根据所需的不同雾化颗粒直径、喷嘴流量和喷雾角度等参数安装不同直径的雾化喷嘴，收缩性雾化喷嘴外设有保护壳体，保护壳体外径与外层相同。

6、进一步的，所述过热液体选取液态二氧化碳，高压过热液体供给系统包括二氧化碳气瓶，与二氧化碳气瓶出口相连的气动增压泵，二氧化碳气瓶出口与气动增压泵进气口通过高压管道相联通，管道上设有单向阀，与气动增压泵出口相连的冷浴箱，气动增压泵出气口与冷浴箱进气口通过高压管道连通，管道上设有单向阀，冷浴箱出口管道与储罐入口相连，冷浴箱与储罐之间还设有循环泵，冷浴箱内设有盘管式管道，储罐外设有夹套，盘管式管道和夹套内均设有防冻液，循环泵分别与盘管式管道和夹套入口管道连接，循环泵抽取冷浴箱中的防冻液进入储罐夹套中，对其不断降温；储罐出口管道与柱塞泵入口相连，柱塞泵出口管道与双层套管外层相连通；二氧化碳气瓶有两个，每个气瓶瓶装压力为6mpa，保证二氧化碳的供气量。常温下，二氧化碳气瓶内部的二氧化碳是液态，在一定温度下，压力是恒定的，随着气相空间的气体被使用，液态二氧化碳开始汽化，补充气相压力，从而能提供二氧化碳，单向阀用来防止二氧化碳回流，冷浴箱内注入防冻液直至淹没冷浴箱内管道，本套实验设备使用的防冻液为乙二醇型稀释液，能够保证最低温度降低至-5℃；储罐内安装温度传感器和压力表监测二氧化碳温度压力，以及安装温度控制器精确的调节温度，确保冷却液温度维持在2℃，储罐出口安装电磁流量计，是测量流体流量的高精度和可靠设备。

7、进一步的，所述水供给系统包括供水箱，供水箱出口管道与离心式增压泵相连，离心式增压泵出口管道与双层套管内层相连，供水箱只有一个，在供水箱和离心式增压泵之间的管道上安装第一电磁流量计，便于对后续水滴生成数量控制，在离心式增压泵与双层套管管道上安装有第三压力表与阀门，第三压力表用来测量增压后水的压力。

8、进一步的，所述回收系统包括除锈承压腔，除锈承压腔内部正对加速管出口处放有工件，除锈承压腔上设有出口管道，出口管道与旋风分离器入口相连，旋风分离器出口与气体分离器进口相连，气体分离器出口与分析仪相连，分析仪出口管路分两路，一路与冷浴箱相连，另一路与旋风分离器进口相连，分析仪上设有显示器和报警器，气体分离器由分子筛与聚合物膜组成(聚合物膜中的特定类型包括聚乙烯醇(pva)和聚乙烯吡咯烷酮(pva本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：包括高压过热液体供给系统和水供给系统，所述高压过热液体供给系统和水供给系统分别与直旋混合冰粒生成射流相连通，直旋混合冰粒生成射流系统与回收系统相连，回收系统通过管道与高压过热液体供给系统相连，所述直旋混合冰粒生成射流系统包括双层套管，双层套管内层与水供给系统相连通，外层与高压过热液体供给系统相连通，双层套管出口处设有一个叶轮，叶轮出口处设有一个收缩性雾化喷嘴。

2.如权利要求1所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述叶轮包括位于中心的内管和内管外的外管，内管与双层套管内层联通，外管与双层套管螺纹连接，内管外圆周且向均布有多个弧形条，每个弧形条均沿着内管外且向布置，且内管和外管之间通过弧形条连接。

3.如权利要求2所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述收缩性雾化喷嘴包括切面逐渐收缩的锥形外壳以及位于外壳内中心与叶轮内管相连接的内通道，以及位于内通道末端的加速管，外壳直径最小处与加速管相连，收缩性雾化喷嘴外设有保护壳体，保护壳体外径与外层相同。

4.如权利要求3所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述高压过热液体供给系统包括气瓶，与气瓶出口相连的气动增压泵，与气动增压泵出口相连的冷浴箱，冷浴箱出口管道与储罐入口相连，冷浴箱与储罐之间还设有循环泵，冷浴箱内设有盘管式管道，储罐外设有夹套，盘管式管道和夹套内均设有防冻液，循环泵分别与盘管式管道和夹套入口管道连接；储罐出口管道与柱塞泵入口相连，柱塞泵出口管道与双层套管外层相连通。

5.如权利要求4所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述水供给系统包括供水箱，供水箱出口管道与离心式增压泵相连，离心式增压泵出口管道与双层套管内层相连。

6.如权利要求5所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述回收系统包括除锈承压腔，除锈承压腔内部正对加速管出口处放有工件，除锈承压腔上设有出口管道，出口管道与旋风分离器入口相连，旋风分离器出口与气体分离器进口相连，气体分离器出口与分析仪相连，分析仪出口管路分两路，一路与冷浴箱相连，另一路与旋风分离器进口相连，分析仪上设有显示器和报警器。

7.如权利要求6所述的利用高压过热液体闪蒸即时制备直旋混合冰粒射流的装置，其特征在于：所述旋风分离器包括壳体，壳体包括顶部的圆柱形筒体和底部圆锥形筒体，圆柱形筒体顶部中心设有出气口，圆柱形筒体上部切向设有气体入口，圆柱形筒体内下部设有导流叶片，壳体底部出口处设有稳涡器。