[发明专利]一种混沌复合搅拌系统及其搅拌方法

说明书

本发明涉及一种混沌复合搅拌系统及其搅拌方法，属于机械搅拌设备技术领域。该系统包括混沌复合搅拌装置、监测控制系统，混沌复合搅拌装置包括搅拌槽、搅拌部件、驱动装置、传动装置、顶吹旋流喷枪、侧吹旋流喷枪、底吹旋流喷枪、进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、进气管Ⅲ，监测控制系统包括高速摄像仪、激光发射器、处理器、电导率仪。本发明采用机械搅拌和变频流量的旋流气体搅拌相结合，可通过自由改变搅拌槽偏心率、搅拌轴浸没深度及偏离角度来强化混沌混合区面积，实时变频调节旋流喷枪的气体喷吹量，使之呈周期性脉动变化，保证搅拌装置在低雷诺数流动下能在极短的时间内实现混沌混合，大幅提高物料流体混合效率和传热传质速率。

技术领域

本发明涉及一种混沌复合搅拌系统及其搅拌方法，属于机械搅拌设备技术领域。

背景技术

机械搅拌是冶金和化工行业中最常见、应用最广的一种使多相流体混合的操作。当搅拌高粘度物料时，需要消耗更多的能量，而且要求搅拌桨能够承受较大的弯矩，这就对结构的强度提出来较高的要求；当搅拌对剪切比较敏感的高分子材料时，由于其组织结构易被剪切力所破坏，因此所能承受的搅拌速度也不能很高，且高速搅拌会引起高温熔体喷溅现象，普通的机械搅拌装置难以达到要求，混合效率低，传热效果不明显，而且耗能巨大。

发明内容

针对现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种混沌复合搅拌系统及其搅拌方法，采用机械搅拌和变频流量的旋流气体搅拌相结合，达到用最低的搅拌能量实现混沌均匀混合状态。该法根据多相流体搅拌混合的实际需要采取不同的组合方式。如：若机械搅拌采用偏心方式，则以机械搅拌为主气体搅拌为辅；若气体搅拌以大流量变频结合旋流喷吹方式，则以气体搅拌为主机械搅拌为辅。机械搅拌轴采用柔性材料，搅拌器采用双层桨，分别为轴流式与径流式。气体喷吹采用顶吹、底吹、侧吹三种喷吹方式，根据多相流体搅拌混合的需要制定不同的喷吹方案。如：单开底吹喷枪，单开侧吹喷枪，底、侧同时开等。顶、底、侧吹喷枪的安装位置可以进行微调，且同一类型喷枪可以设置多枪联动工作。三类喷枪都由电动调节阀控制其开度，调节阀均设有不同接线口，通过变换接线口来控制不同的开关速度。该方法可以实现机械搅拌与气体喷吹相结合，可通过自由改变搅拌槽偏心率、搅拌轴浸没深度及偏离角度来强化混沌混合区面积，实时变频调节旋流喷枪的气体喷吹量，使之呈周期性脉动变化，保证搅拌装置在低雷诺数流动下能在极短的时间内实现混沌混合，大幅提高物料流体混合效率和传热传质速率。

本发明的目的由如下技术方案实现。

一种混沌复合搅拌系统，包括混沌复合搅拌装置、监测控制系统，混沌复合搅拌装置包括搅拌槽1、搅拌部件2、驱动装置3、传动装置4、顶吹旋流喷枪5、侧吹旋流喷枪6、底吹旋流喷枪7、进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、进气管Ⅲ，传动装置4包括驱动构件、传动构件，驱动构件设置在搅拌槽1一侧，传动构件固定设置在搅拌槽1的顶端，驱动构件的输出端与传动构件连接，驱动装置3固定设置在传动构件的顶端，驱动装置3的输出端与搅拌部件2的顶端连接，搅拌槽1的顶壁盖板上开有滑动槽11，搅拌部件2穿过传动构件、滑动槽11并插入到搅拌槽1内，搅拌槽1的顶壁盖板上还设置有顶吹旋流喷枪5，侧吹旋流喷枪6设置在搅拌槽1的侧壁，底吹旋流喷枪7设置在搅拌槽1的底部，顶吹旋流喷枪5、侧吹旋流喷枪6、底吹旋流喷枪7的气体喷口均位于搅拌槽1内，顶吹旋流喷枪5、侧吹旋流喷枪6、底吹旋流喷枪7的进气端分别与进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、进气管Ⅲ连通，进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、进气管Ⅲ上分别设置有电动调节阀Ⅰ8、电动调节阀Ⅱ、电动调节阀Ⅲ；

监测控制系统包括高速摄像仪12、激光发射器13、处理器14、电导率仪15，高速摄像仪12通过支架Ⅰ固定设置在搅拌槽1的一侧，激光发射器13通过支架Ⅱ固定设置在搅拌槽1的另一侧，激光发射器13与高速摄像仪12位于同一平面上，电导率仪15通过支架Ⅲ固定设置在搅拌槽1顶端的外侧，电导率仪15的电导率探头均匀设置在搅拌槽1内的液体表面、液体中部和液体底部，高速摄像仪12、激光发射器13、电导率仪15均通过数据线与处理器14连接；

驱动装置3、传动装置4、电动调节阀Ⅰ8、电动调节阀Ⅱ、电动调节阀Ⅲ分别与处理器14连接。