本實(shí)用新型涉及一種氣液兩相流輸送管路，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)管內(nèi)氣液分離降低流動(dòng)阻力的復(fù)合管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

氣液兩相流現(xiàn)象廣泛存在于電力、冶金、化工等行業(yè)中。由于氣液兩相流的復(fù)雜性，目前的理論仍未能完全準(zhǔn)確的解釋這一現(xiàn)象，例如在氣液兩相流流型的演變及發(fā)展、壓損的計(jì)算等方面，理論與實(shí)際仍存在差距。受此限制，在對(duì)具有氣液兩相流的管路設(shè)計(jì)上往往存在問(wèn)題。例如對(duì)于蒸發(fā)換熱器，由于流量分配不均、熱負(fù)荷變化等將可能導(dǎo)致蒸發(fā)管內(nèi)流型突變，出現(xiàn)傳熱惡化、阻力增加等現(xiàn)象。究其原因，主要是由于常規(guī)的氣液兩相流管路對(duì)兩相流的適應(yīng)性較差，尤其對(duì)于帶生化反應(yīng)、沸騰、蒸發(fā)或凝結(jié)的氣液兩相流，管內(nèi)氣液兩相流流型沿流動(dòng)方向逐漸演變，導(dǎo)致兩相流輸送管各段流型有所差異，從而影響傳熱、傳質(zhì)的效果。

傳統(tǒng)的氣液分離機(jī)構(gòu)主要集中在對(duì)末端氣液的分離處理，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在氣液輸送過(guò)程中進(jìn)行氣液分離的較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種輸送氣液兩相流的復(fù)合管，可讓氣液兩相在管內(nèi)實(shí)現(xiàn)分離，從而降低兩相流流阻、增加管內(nèi)氣液兩相流流型的穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

一種輸送氣液兩相流的復(fù)合管，包括并行的氣液兩相流輸送總管和氣相輸送管，所述氣液兩相流輸送總管與所述氣相輸送管之間設(shè)置有氣相導(dǎo)流通道，氣相導(dǎo)流通道內(nèi)設(shè)置有親氣相疏液相的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，所述氣液兩相流輸送總管內(nèi)的氣相經(jīng)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)后進(jìn)入氣相導(dǎo)流管。

作為優(yōu)選：所述氣相導(dǎo)流通道由氣相導(dǎo)流管形成，氣相導(dǎo)流管兩端分別與氣液兩相流輸送總管和氣相輸送管連接。

作為優(yōu)選：所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)由親氣相疏液相的多孔材料構(gòu)成。

作為優(yōu)選：所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)為柱狀或?qū)訝畹亩嗫撞牧?，所述多孔材料表面具有親氣相疏液相的處理層。

作為優(yōu)選：所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與氣相導(dǎo)流管一體成型；或?qū)Я鹘Y(jié)構(gòu)填充在氣相導(dǎo)流管內(nèi)。

作為優(yōu)選：所述氣液兩相流輸送總管和氣相輸送管的管壁上開設(shè)有連接孔，所述氣相導(dǎo)流管兩端與連接孔對(duì)應(yīng)連接。

作為優(yōu)選：所述多孔材料形成柱狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型同時(shí)提供另一種輸送氣液兩相流的復(fù)合管，包括氣液兩相流輸送總管，所述氣液兩相流輸送總管一側(cè)連接有氣相輸送管，所述氣相輸送管與氣液兩相流輸送總管的連接處設(shè)置有親氣相疏液相的多孔材料結(jié)構(gòu)，所述氣液兩相流輸送總管內(nèi)的氣相經(jīng)多孔材料結(jié)構(gòu)后進(jìn)入氣相導(dǎo)流管。多孔材料結(jié)構(gòu)可填充在氣相輸送管的連接端內(nèi)。

如上所述，本實(shí)用新型的有益效果是：氣相導(dǎo)流通道內(nèi)部為多孔材料結(jié)構(gòu)，該多孔材料結(jié)構(gòu)根據(jù)氣液兩相流輸送總管內(nèi)液相的性質(zhì)來(lái)選擇合適的材料或表面親疏水處理方式。即多孔材料結(jié)構(gòu)表面應(yīng)具有疏所述液相的性質(zhì)。例如，若所述液相為水，則所述多孔結(jié)構(gòu)應(yīng)采用疏水的材料制備或多孔材料結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行疏水處理；若所述液相為有機(jī)溶劑或油類，則多孔材料結(jié)構(gòu)采用親水的材料制備或多孔材料結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行親水處理。由此，通過(guò)該多孔材料結(jié)構(gòu)可將氣液兩相中的氣體導(dǎo)流至氣相輸送管，同時(shí)由于多孔材料結(jié)構(gòu)具有疏液相的性質(zhì)，因此可防止液相進(jìn)入氣體導(dǎo)流通道內(nèi)，從而成功將氣液兩相流輸送總管內(nèi)的氣體分離出來(lái)。由此降低了氣液兩相流輸送總管內(nèi)的含氣率，進(jìn)而降低氣液兩相流流阻，增加氣液兩相流輸送總管內(nèi)兩相流流型的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)氣液兩相流管內(nèi)流型演變示意圖；

圖2為本實(shí)用新型氣液兩相流輸送復(fù)合管結(jié)構(gòu)示意圖。

零件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1-氣相；2-液相；3-氣液兩相流輸送總管；4-氣體導(dǎo)流管；5-氣相輸送管。

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

實(shí)施例

圖1所示為傳統(tǒng)氣液兩相流輸送管內(nèi)的氣液兩相流流型演變過(guò)程。其中1為氣相，2為液相，3為兩相流輸送管道。通常，對(duì)于產(chǎn)氣反應(yīng)，如沸騰換熱(或帶產(chǎn)氣的生化反應(yīng))，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣相所形成的氣泡逐漸長(zhǎng)大，沿著流動(dòng)方向可能出現(xiàn)：?jiǎn)蜗嗔?、泡狀流、彈狀流、柱塞流、環(huán)狀流、彌散流等多種流型。每一種流型對(duì)應(yīng)的單位長(zhǎng)度上的壓降以及傳熱傳質(zhì)效果都會(huì)有所不同。例如，對(duì)于彈狀流或環(huán)狀流，氣相與管道內(nèi)壁之間的液膜較薄。對(duì)于沸騰換熱管，較薄的液膜雖具有較高的換熱系數(shù)，但液膜蒸發(fā)后若無(wú)新的液體補(bǔ)充，則易引起局部干燒，進(jìn)而損壞換熱管。此外，對(duì)于并聯(lián)布置的蒸發(fā)換熱管，當(dāng)局部換熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的管路蒸發(fā)量隨之改變、管內(nèi)流型及流阻出現(xiàn)改變，從而引起流體分配不均，最終導(dǎo)致?lián)Q熱效果下降甚至換熱器損壞。

圖2所示為本實(shí)用新型用于輸送氣液兩相流的復(fù)合管結(jié)構(gòu)。具體由氣液兩相流輸送總管3、氣相導(dǎo)流管4和氣相輸送管5等組成。氣相導(dǎo)流管4連接在氣相輸送管5與氣液兩相流輸送總管3之間，氣相導(dǎo)流管4內(nèi)形成氣相導(dǎo)流通道，氣相導(dǎo)流通道填充有親氣相疏液相的多孔材料，多孔材料形狀為柱狀或沿其長(zhǎng)度方向分布的層狀；或氣相導(dǎo)流管內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)。

該多孔結(jié)構(gòu)或多孔材料根據(jù)氣液兩相流輸送總管內(nèi)液相的性質(zhì)來(lái)選擇合適的材料或表面親疏水處理方式。即多孔結(jié)構(gòu)和多孔材料表面應(yīng)具有親氣相疏液相的性質(zhì)。例如，若液相為水，則多孔結(jié)構(gòu)和多孔材料應(yīng)采用疏水的材料制備或多孔結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行疏水處理，例如可采用PTFE材料或進(jìn)行表面涂覆納米疏水層；若所述液相為油類，則多孔結(jié)構(gòu)應(yīng)采用親水的材料制備或多孔結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行親水(疏油)處理；例如可采用常規(guī)的金屬材料或用表面活性劑對(duì)材料表面進(jìn)行處理。由此，通過(guò)該多孔結(jié)構(gòu)可將氣液兩相中的氣體導(dǎo)流至氣相輸送管，同時(shí)由于多孔結(jié)構(gòu)具有疏液相的性質(zhì)，在毛細(xì)力的作用下可有效防止液相進(jìn)入氣體導(dǎo)流管內(nèi)，從而成功將氣液兩相流輸送總管內(nèi)的氣體分離出來(lái)。由此降低了氣液兩相流輸送總管內(nèi)的含氣率，進(jìn)而降低氣液兩相流流阻，增加氣液兩相流輸送總管內(nèi)兩相流流型的穩(wěn)定性。

同時(shí)，本實(shí)用新型不依賴于重力——即使在微重力下也可進(jìn)行應(yīng)用。具體為，隨著管內(nèi)氣液兩相流流型沿流動(dòng)方向逐漸演變，當(dāng)出現(xiàn)諸如彈狀流、環(huán)狀流之類的氣泡受到管壁約束的情況下，氣泡與管壁之間的液膜逐漸減薄，最終在毛細(xì)力作用下液膜破裂，使氣相流入氣相輸送管內(nèi)，同時(shí)阻止液相進(jìn)入。

作為進(jìn)一步的優(yōu)化，氣相輸送管5與氣液兩相流輸送總管3的管壁上開設(shè)連接孔，氣相導(dǎo)流管4兩端對(duì)應(yīng)與連接孔，密封安裝，可采用焊接等方式密封連接。

在另一實(shí)施方式中，氣相輸送管一端直接連接在氣液兩相流輸送總管一側(cè)管壁上，氣相輸送管與氣液兩相流輸送總管的連接處設(shè)置有親氣相疏液相的多孔材料，該多孔材料填充在氣相輸送管內(nèi)，呈柱狀或?qū)訝钤O(shè)置，氣液兩相流輸送總管內(nèi)的氣相經(jīng)多孔材料結(jié)構(gòu)后進(jìn)入氣相導(dǎo)流管。

本實(shí)用新型的復(fù)合管應(yīng)用于帶生化反應(yīng)、沸騰、蒸發(fā)或凝結(jié)等，管內(nèi)氣液兩相流流型沿流動(dòng)方向逐漸演變的過(guò)程中?？商岣邭庀嗪鸵合嗟妮斔托剩蟠蠼档凸軆?nèi)流動(dòng)阻力。

本實(shí)用新型可用于如水平蒸發(fā)換熱器之類的氣液兩相流輸送管，特別適用于管內(nèi)流型逐漸變化的情況。采用該復(fù)合管可穩(wěn)定管內(nèi)流型，降低兩相流動(dòng)阻力，提高并排蒸發(fā)管流體分配的均勻性及對(duì)熱負(fù)荷不均的適應(yīng)能力。

如在電爐爐蓋的開發(fā)中，發(fā)現(xiàn)爐蓋各區(qū)域熱負(fù)荷差異性較大，若采用汽化冷卻方式則存在汽化率高、流動(dòng)阻力大以及流體分配不均的問(wèn)題。采用該結(jié)構(gòu)可將氣-液兩相分離，提高爐蓋對(duì)熱負(fù)荷的適應(yīng)能力。

任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。