專利名稱：一種氣水混合裝置和一種氣水聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及為制氫提供水蒸氣技術領域，更具體地說，涉及一種氣水混合裝置和一種氣水聯(lián)供系統(tǒng)。
背景技術：
氫能以其來源豐富、清潔無污染、能量密度高、使用方便、應用廣泛等優(yōu)點被公認為未來最具潛力的能源載體。高溫電解水蒸氣制氫、水蒸汽催化重整制氫等是目前國際上最具有吸引力的制氫方法，其都需要將水蒸氣與載體氣體進行混合輸運到指定空間內(nèi)進行制氫，需要控制水蒸氣與氣體載體的比例在適當范圍內(nèi)，因此必須要保證氣水混合氣的氣水比的精確控制，進而保證水蒸氣的穩(wěn)定供應。目前主要通過以下幾種方法獲得氣水混合氣:第一種方法是采用水蒸氣生成方案。在預熱爐內(nèi)使H2和O2反應生成水蒸氣，然后將生成的水蒸氣直接通入指定空間。采用此種方法能夠獲得潔凈的水蒸氣，但由于反應會不均勻，且較難控制水蒸氣流量，導致較難控制的氣水混合氣的氣水比，從而不能保證水蒸氣的穩(wěn)定供應。第二種方法是以控制露點溫度的方法控制氣水混合氣中水蒸氣含量。以氮氣作為氣體載體，以自由調(diào)節(jié)水蒸氣及氮氣流量，水蒸氣先與氮氣混合，再進入到加濕器中，并在加濕器中產(chǎn)生氣水混合氣。水蒸氣通過露點傳感器控制露點溫度，從而控制氣水混合氣中水蒸氣的含量。但在實際使用中露點溫度較難維持恒定溫度，一般露點溫度波動差值高達IO0C，則相應的表征水蒸氣含量的絕對濕度波動差值大于10%，且露點溫度越高，絕對濕度波動幅度越大，則較難控制水蒸氣的含量，從而不能保證水蒸氣的穩(wěn)定供應。綜上所述,如何能使氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定,從而實現(xiàn)水蒸氣較穩(wěn)定的供應，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種氣水混合裝置，以使氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)水蒸氣較穩(wěn)定的供應。本實用新型的另一目的是提供一種具有上述氣水混合裝置的氣水聯(lián)供系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種氣水混合裝置，包括:具有第一混合腔的第一混合器；位于所述第一混合器內(nèi)部的第一混合管，所述第一混合管自所述第一混合器的頂端向所述第一混合器的底端延伸；分別與所述第一混合管相連通的液態(tài)水進管和氣體載體進管，所述液態(tài)水進管和所述氣體載體進管分別位于所述第一混合器的頂端；與所述第一混合腔相連通的第二混合器，所述第二混合器包括至少一個第二混合管；與所述第二混合器相連通的第三混合器，所述第三混合器具有第三混合腔。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述第一混合腔自其底端向其頂端漸縮。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述第一混合管的出口與所述第一混合器的底端具有間隔；所述第一混合器的底端頂面向所述第一混合器的頂端凸出。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述第一混合器的底端頂面呈球形面。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述第一混合器的底端頂面的最高點與所述第一混合管的出口相對。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述液態(tài)水進管的出口和所述氣體載體進管的出口平齊。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置中，所述第二混合管的數(shù)量為8個，且所述第二混合管均勻分布。優(yōu)選的，上述氣水混合裝置，還包括測量所述第一混合腔內(nèi)的氣水混合氣溫度的熱電偶；所述第一混合器設置有所述熱電偶的安裝管。本實用新型提供的氣水混合裝置的工作過程為:液態(tài)水通過液態(tài)水進管進入第一混合管，與此同時，氣體載體通過氣體載體進管進入第一混合管，使得液態(tài)水與氣體載體混合，液態(tài)水與氣體載體沿第一混合管流至第一混合腔，液態(tài)水在第一混合腔內(nèi)汽化；水蒸氣和氣體載體形成的氣水混合氣向第一混合器的頂端流動，并流至第二混合器內(nèi)，使得氣水混合氣在第二混合管內(nèi)進一步均勻受熱，氣水混合氣攜帶的液態(tài)水充分汽化；然后氣水混合氣流至第三混合器的第三混合腔，使得氣水混合氣在第三混合腔內(nèi)進一步均勻混合，使殘留的液態(tài)水汽化，使得氣水混合氣較穩(wěn)定，最終保證了水蒸氣與氣體載體混合均勻，獲得的氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定。本實用新型提供的氣水混合裝置，通過第一混合器、第二混合器和第三混合器，實現(xiàn)了液態(tài)水與氣體載體的混合以及水蒸氣與氣體載體的三次混合，使得氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)了水蒸氣較穩(wěn)定的供應?；谏鲜鎏峁┑臍馑旌涎b置，本實用新型還提供了一種氣水聯(lián)供裝置，該氣水聯(lián)供裝置包括:加熱爐和位于加熱爐內(nèi)的氣水混合裝置，其中，該氣水混合裝置為上述任意一項所述的氣水混合裝置。優(yōu)選的，上述氣水聯(lián)供裝置，還包括:輸送液態(tài)水并控制液態(tài)水流量的輸送泵，該輸送泵與液態(tài)水進管相連通。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置通入液態(tài)水和氣體載體后，氣水混合氣溫度與時間的關系圖；[0029]圖3為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置中第二混合器中第二混合管的分布示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的氣水聯(lián)供系統(tǒng)的流程示意圖。上圖1-4 中:第一混合器1、第一混合管2、安裝管3、氣體載體進管4、液態(tài)水進管5、第二混合器
6、第二混合管61、第三混合器7。
具體實施方式
本實用新型實施例提供了一種氣水混合裝置，使得氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)了水蒸氣較穩(wěn)定的供應。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，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?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領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，都屬于本實用新型保護的范圍。請參考附圖1-3，圖1為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置通入液態(tài)水和氣體載體后，氣水混合氣溫度與時間的關系圖；圖3為本實用新型實施例提供的氣水混合裝置中第二混合器中第二混合管的分布示意圖。本實用新型實施例提供的氣水混合裝置，包括:具有第一混合腔的第一混合器I ;位于第一混合器I內(nèi)部的第一混合管2，第一混合管2自第一混合器I的頂端向第一混合器I的底端延伸；分別與第一混合管2相連通的液態(tài)水進管5和氣體載體進管4，液態(tài)水進管5和氣體載體進管4分別位于第一混合器I的頂端；與第一混合腔相連通的第二混合器6，第二混合器6包括至少一個第二混合管61 ;與第二混合器6相連通的第三混合器7，第三混合器7具有第三混合腔。其中，第三混合器7上設置有出氣管，以將混合均勻的氣水混合器輸送出去。本實用新型實施例提供的氣水混合裝置的工作過程為:液態(tài)水通過液態(tài)水進管5進入第一混合管2，與此同時，氣體載體通過氣體載體進管4進入第一混合管2，使得液態(tài)水與氣體載體混合，液態(tài)水與氣體載體沿第一混合管2流至第一混合腔，液態(tài)水在第一混合腔內(nèi)汽化；水蒸氣和氣體載體形成的氣水混合氣向第一混合器I的頂端流動，并流至第二混合器6內(nèi)，使得氣水混合氣在第二混合管61內(nèi)進一步均勻受熱，氣水混合氣攜帶的液態(tài)水充分汽化；然后氣水混合氣流至第三混合器7的第三混合腔，使得氣水混合氣在第三混合腔內(nèi)進一步均勻混合，使殘留的液態(tài)水汽化，使得氣水混合氣較穩(wěn)定，最終保證了水蒸氣與氣體載體混合均勻，獲得的氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定。本實用新型實施例提供的氣水混合裝置，通過第一混合器1、第二混合器6和第三混合器7，實現(xiàn)了液態(tài)水與氣體載體的混合以及水蒸氣與氣體載體的三次混合，使得氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)了水蒸氣較穩(wěn)定的供應。同時，本實用新型實施例提供的氣水混合裝置，氣水混合氣的氣水比的控制精確度較高，可精確提供氣水混合氣的氣水比；該氣水混合裝置既可供實驗室小規(guī)模實驗，也可應用于大規(guī)模生產(chǎn)，使用范圍廣；該氣水混合裝置的結構較簡單，成本較低；該氣水混合裝置的連續(xù)工作穩(wěn)定性較高，且連續(xù)使用壽命較長。在實驗過程中，當將4ml/min的液態(tài)水和1.25L/min的氣體載體通入氣水混合裝置(將該氣水混合裝置放置在加熱爐內(nèi)，加熱爐的溫度為500°C)時，第一混合器I的第一混合腔內(nèi)的溫度T1，第三混合器7的第三混合腔內(nèi)的溫度T2J1和T2分別經(jīng)過24min和70min后達到穩(wěn)定，如圖2所示；當將10ml/min的液態(tài)水和2L/min的氣體載體通入氣水混合裝置時，第一混合器I的第一混合腔內(nèi)的溫度T/，第三混合器7的第三混合腔內(nèi)的溫度T2’，T1'和T2’分別經(jīng)過120min和160min后達到穩(wěn)定，如圖2所示。上述實驗表明該氣水混合裝置能夠使得氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)了水蒸氣長期較穩(wěn)定的供應。在上述實驗中，液態(tài)水具體為去離子水，氣體載體具體為氫氣，當然，液態(tài)水還可為其他水，氣體載體也可為其他惰性氣體。上述實施例提供的氣水混合裝置，還可包括其他的混合器，或者增加第一混合器I的數(shù)目，或者增加第二混合器6的數(shù)目，或者增加第三混合器7的數(shù)目。優(yōu)選的，上述實施例提供的氣水混合裝置中，第一混合腔自其底端向其頂端漸縮。這樣，便于液態(tài)水汽化，以及氣水混合氣流入第二混合器6內(nèi)。為了便于液態(tài)水汽化，上述實施例提供的氣水混合裝置中，第一混合管2的出口與第一混合器I的底端具有間隔；第一混合器I的底端頂面向第一混合器I的頂端凸出。底端頂面是指第一混合器I的底端朝向第一混合器I的頂端的面，即底端頂面是指能夠與液態(tài)水和氣體載體接觸的面。當液態(tài)水自第一混合管2流出時，液態(tài)水會落在第一混合器I的底端頂面并發(fā)生碰撞，向四周飛濺開來，加強了液態(tài)水的汽化。第一混合器I的底端頂面可呈錐面，也可呈球形面。為了便于制造以及便于液態(tài)水汽化，優(yōu)先選擇，第一混合器I的底端頂面呈球形面。當然，第一混合器I的底端頂面還可為其他形狀，本實用新型實施例對此不作具體地限定。為了進一步優(yōu)化上述技術方案，上述實施例提供的氣水混合裝置中，第一混合器I的底端頂面的最高點與第一混合管2的出口相對，保證水滴能落到底端頂面的最高點，這樣可使液態(tài)水向四周均勻飛濺開來，從而進一步加強了液態(tài)水的汽化，提供了充分的水蒸氣。優(yōu)選的，上述實施例提供的氣水混合裝置中，第二混合管61的數(shù)量為8個，且第二混合管61均勻分布，如圖3所示，可使第二混合管61均勻受熱，從而保證位于第二混合管61內(nèi)的氣水混合氣充分混合且均勻受熱汽化。當然，第二混合管61的數(shù)量還可為其他值，也可以其他方式分布，本實用新型實施例對第二混合管61的數(shù)量和分布不作具體地限定。為了保證液態(tài)水能夠與氣體載體充分混合，上述實施例提供的氣水混合裝置中，液態(tài)水進管5的出口和氣體載體進管4的出口平齊，可保證自液態(tài)水進管5流入的液態(tài)水能夠立即與自氣體載體進管4流入的氣體載體混合，為獲得較穩(wěn)定的氣水比提供前提。優(yōu)選的，上述實施例提供的氣水混合裝置，還包括測量第一混合腔內(nèi)的氣水混合氣溫度的熱電偶；第一混合器I設置有熱電偶的安裝管3。可觀察熱電偶的溫度，當溫度維持定值時，即表明第一混合腔內(nèi)的氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定。通過熱電偶可確保第一混合腔內(nèi)的氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定。為了進一步優(yōu)化上述技術方案，上述實施例提供的氣水混合裝置，還可在第三混合器7上設置測量第三混合腔內(nèi)的氣水混合氣溫度的熱電偶。通過熱電偶可確保氣水混合氣流出時，氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定。[0049]基于上述實施例提供的氣水混合裝置，本實用新型實施例還提供了一種氣水聯(lián)供系統(tǒng)，該氣水聯(lián)供系統(tǒng)包括:加熱爐和位于加熱爐內(nèi)的氣水混合裝置，其中，氣水混合裝置為上述實施例中所述的氣水混合裝置。由于上述實施例提供的氣水聯(lián)供系統(tǒng)包括氣水混合裝置，上述實施例提供的氣水混合裝置具有上述技術效果，則本實用新型實施例提供的氣水聯(lián)供系統(tǒng)也具有相應的技術效果。優(yōu)選的，上述實施例提供的氣水聯(lián)供系統(tǒng)，還包括:輸送液態(tài)水并控制液態(tài)水流量的輸送泵，該輸送泵與液態(tài)水進管5相連通。為了便于計量液態(tài)水的流量，優(yōu)先選擇，輸送泵為蠕動泵。當然，輸送泵還可為其他類型的泵，本實用新型實施例對此不作具體地限定。如圖4所示，上述實施例提供的氣水聯(lián)供系統(tǒng)中，液態(tài)水一般放置在儲水箱內(nèi)，輸送泵將液態(tài)水輸送至液態(tài)水進管5內(nèi)，同時也通過輸送泵計量液態(tài)水的流量；氣源通過減壓閥以及質(zhì)量流量計與氣體載體進管4相連，通過質(zhì)量流量計計量氣體載體的流量；氣水混合裝置設置在加熱爐內(nèi)，通過加熱爐對第一混合器1、第二混合器6和第三混合器7加熱，實現(xiàn)液態(tài)水汽化。上述氣水聯(lián)供系統(tǒng)中，還可通過其他部件實現(xiàn)對氣體載體的流量的計量，本實用新型實施例對此不作具體地限定。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.一種氣水混合裝置，其特征在于，包括: 具有第一混合腔的第一混合器； 位于所述第一混合器內(nèi)部的第一混合管，所述第一混合管自所述第一混合器的頂端向所述第一混合器的底端延伸； 分別與所述第一混合管相連通的液態(tài)水進管和氣體載體進管，所述液態(tài)水進管和所述氣體載體進管分別位于所述第一混合器的頂端； 與所述第一混合腔相連通的第二混合器，所述第二混合器包括至少一個第二混合管； 與所述第二混合器相連通的第三混合器，所述第三混合器具有第三混合腔。
2.如權利要求1所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述第一混合腔自其底端向其頂端漸縮。
3.如權利要求1所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述第一混合管的出口與所述第一混合器的底端具有間隔；所述第一混合器的底端頂面向所述第一混合器的頂端凸出。
4.如權利要求3所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述第一混合器的底端頂面呈球形面。
5.如權利要求3所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述第一混合器的底端頂面的最高點與所述第一混合管的出口相對。
6.如權利要求1所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述液態(tài)水進管的出口和所述氣體載體進管的出口平齊。
7.如權利要求1所述的氣水混合裝置，其特征在于，所述第二混合管的數(shù)量為8個，且所述第二混合管均勻分布。
8.如權利要求1-7中任意一項所述的氣水混合裝置，其特征在于，還包括測量所述第一混合腔內(nèi)的氣水混合氣溫度的熱電偶；所述第一混合器設置有所述熱電偶的安裝管。
9.一種氣水聯(lián)供系統(tǒng)，包括:加熱爐和位于所述加熱爐內(nèi)的氣水混合裝置，其特征在于，所述氣水混合裝置為如權利要求1-8中任意一項所述的氣水混合裝置。
10.如權利要求9所述的氣水聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，還包括:輸送液態(tài)水并控制液態(tài)水流量的輸送泵，所述輸送泵與所述液態(tài)水進管相連通。
專利摘要本實用新型提供了一種氣水混合裝置，包括具有第一混合腔的第一混合器；位于第一混合器內(nèi)的第一混合管，第一混合管自第一混合器的頂端向第一混合器的底端延伸；分別與第一混合管相連通的液態(tài)水進管和氣體載體進管，液態(tài)水進管和氣體載體進管分別位于第一混合器的頂端；與第一混合腔相連通的第二混合器，第二混合器包括至少一個第二混合管；與第二混合器相連通的第三混合器，第三混合器具有第三混合腔。本實用新型提供的氣水混合裝置，通過第一混合器、第二混合器和第三混合器，實現(xiàn)了液態(tài)水與氣體載體的混合以及水蒸氣與氣體載體的三次混合，使得氣水混合氣的氣水比較穩(wěn)定，實現(xiàn)了水蒸氣較穩(wěn)定的供應。本實用新型還提供了一種氣水聯(lián)供系統(tǒng)。
文檔編號F22B3/00GK203030234SQ20122073905
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者鄭益鋒, 覃朝暉, 王蔚國, 王成田, 呂新顏, 張慶生, 牛金奇, 官萬兵 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所