一种涡流式液体原料在线静态混合器

1.本实用新型涉及液体原料混合领域，特别是一种涡流式液体原料在线静态混合器。


背景技术：

2.混合操作是工业生产，食品加工原材料混合等众多工艺过程中的一项预处理工序，混合效果的好坏直接影响到生产效率和产品的品质。在液-液混合应用中，根据是否有活动元件，可将混合装置分为动态混合器和静态混合器。静态混合器无外加驱动装置，依靠流体自身的能量流动冲击内部静止元件，增加流体的速度梯度和湍动能，对原料进行切割混合作用。动态混合器依靠其内部的动力元件能够产生极强的剪切分流能力和良好的混合性能。尽管存在有无动力元件的差异，静态和动态混合器的混合原理都是通过对流体产生分割以及涡流现象，达到流体之间良好的分散和充分混合的目的。在石油化工，食品加工等领域，混合器大多在密闭条件下进行工作，此时混合装置不宜具有外加驱动装置，无需运动元件的静态混合器具有一定的优势。静态混合器属于管道式装置，一般不会占用较大空间，内部结构较为简单，通常具有较低的能耗和维护要求。目前常见的sk型，sv型静态混合器内部产生涡流的单元为单孔道左、右扭转的螺旋片组焊面成，结构较为复杂，产生的压损较大，且内部镶嵌了这个螺旋片后，给设备的清洗和维护带来了困难，且存在堵塞的风险。针对这一技术问题，本专利提出一种能耗更低的，具备自清洁功能，易维护的，在线管道混合器。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种涡流式液体原料在线静态混合器，实现对两种或多种原料在输送、加工、灌装等过程中，在持续添加物料条件下实现原料的在线充分混合作用。保证添加的液体原料混合均匀，保证产品的质量，同时降低能耗和设备维护成本。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。
6.一种涡流式液体原料在线静态混合器包括，
7.管体，其沿其中心轴线延伸；
8.第一原料入口，其设于所述管体顶端且与所述中心轴线共线；
9.第二原料入口，其设于所述管体；
10.第一涡旋流管，其设于所述管体内且连通所述第一原料入口；
11.第二涡旋流管，其设于所述管体内且连通所述第一涡旋流管和第二原料入口；
12.第三涡旋流管，其设于所述管体内且连通所述第二涡旋流管；
13.出料口，其设于所述管体底端且连通所述第三涡旋流管；其中，第一涡旋流管、第
二涡旋流管和第三涡旋流管均包括位于管体内的内管壁，内管壁包括，
14.第一渐变区段，其位于内管壁的上端，所述第一渐变区段在涡旋流管的纵向上具有第一长度和第一横截面，所述第一横截面随着所述第一渐变区段在纵向上扭转第一预定角度的同时由半径为r的圆形光滑渐变为叶片形状，所述叶片形状包括边长2r的正方形以及在正方形各边上延伸的半径为r的半圆；
15.涡旋流区段，其连接所述第一渐变区段，所述涡旋流区段在涡旋流管的纵向上具有第二长度和第二横截面，所述第二横截面随着所述涡旋流区段在纵向上扭转第二预定角度；
16.第二渐变区段，其连接所述涡旋流区段且位于内管壁的下端，所述第二渐变区段在涡旋流管的纵向上具有第三长度和第三横截面，所述第三横截面随着所述第二渐变区段在纵向上扭转第三预定角度的同时由所述叶片形状光滑渐变为半径为r的圆形。
17.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述第二原料入口包括2个设在管体相对壁且垂直于所述中心轴线的入口管，2个所述入口管不在同一水平面上。
18.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述第一涡旋流管的旋转方向相反于第二涡旋流管，第三涡旋流管的旋转方向相反于所述第二涡旋流管。
19.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述第二原料入口设在所述管体的顶端，其不连通所述第一涡旋流管。
20.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述第一涡旋流管至第二涡旋流管之间的管体为预混区，其长度为第一涡旋流管管径的1-120倍，所述第三涡旋流管和所述第二涡旋流管之间的管体为直管，其长度为第二涡旋流管管径的1-120倍。
21.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，出料口与所述第三涡旋流管之间设置依次旋转方向相反的至少一个涡旋流管。
22.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述叶片形状为2叶片形状、3叶片形状、4叶片形状、5叶片形状或6叶片形状。
23.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，所述第一预定角度为90度，第二预定角度为180度，第三预定角度为80度。
24.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，第一横截面扭转角度基于α过渡曲线渐变，其中，l为第一长度，x为第一横截面在长度方向上的位置坐标，t和k为α过渡曲线渐变的两个幂律变量系数，可以调节渐变曲线的形状。优选的0.8＜t＜1.2，0.4＜k＜0.8时，涡流产生效率最优。
25.所述的涡流式液体原料在线静态混合器中，第一横截面扭转角度和/或第三横截面扭转角度基于维托辛斯基曲线或者余弦函数渐变。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
27.本实用新型无内嵌肋片、螺旋片等阻件，压降和能量消耗非常低，能耗最小，传质效率很高。具有自清洁作用，减少维护成本，连续工艺，混合过程不被打断；混合距离和安装空间非常小，且混合器本身就是管道的一部分，可将其看作特殊的管道，避免了传统的搅拌
槽等的缺陷；没有运动部件，不存在磨损，几乎没有维护费用；不会被阻塞，安装方式和材质可以是任何形状、任何尺寸和任何材质；对整个工艺物流进行强制性混合，可大大降低贮槽体积，甚至可以不使用贮槽。
28.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
29.通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本实用新型各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
30.在附图中：
31.图1是本实用新型的涡流式液体原料在线静态混合器的结构示意图；
32.图2是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的第二原料入口的布置示意图；
33.图3是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的第二原料入口的两股液体形成的涡旋流示意图；
34.图4是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料体积含量分布图，以及液体原料流线轨迹图；
35.图5是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图；
36.图6是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的三叶片的结构示意图；
37.图7是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的四叶片的结构示意图；
38.图8是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的五叶片的结构示意图；
39.图9是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的涡旋流管的结构示意图；
40.图10是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的渐变区中某一过渡阶段位置内壁截面示意图；
41.图11是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的不同的渐变过渡方式示意图；
42.图12是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的第二原料入口的布置示意图；
43.图13是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料体积含
量分布图；
44.图14是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图；
45.图15是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的第二原料入口的布置示意图；
46.图16是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的第二原料入口的布置示意图；
47.图17是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料体积含量分布图，以及液体原料流线轨迹图；
48.图18是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图；
49.图19是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图；
50.图20是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料体积含量分布图，以及液体原料流线轨迹图；
51.图21是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图；
52.图22是图19、图1和图16三种实施方式下的原料不均匀系数对比图；
53.图23是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个液体中含有颗粒的实施例的第二原料入口的布置示意图；
54.图24是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个液体中含有颗粒的实施例的原料体积含量分布图；
55.图25是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个液体中含有颗粒的实施例的原料不均匀系数示意图；
56.图26是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的第二原料入口的布置示意图。
57.以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释。
具体实施方式
58.下面将参照附图图1至图26更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
59.需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围
当视所附权利要求所界定者为准。
60.为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。
61.为了更好地理解，如图1至图26所示，一种涡流式液体原料在线静态混合器包括，
62.管体1，其沿其中心轴线延伸；
63.第一原料入口2，其设于所述管体1顶端且与所述中心轴线共线；
64.第二原料入口3，其设于所述管体1侧壁且垂直于所述中心轴线；
65.第一涡旋流管4，其设于所述管体1内且连通所述第一原料入口2；
66.第二涡旋流管5，其设于所述管体1内且连通所述第一涡旋流管4和第二原料入口3；
67.第三涡旋流管6，其设于所述管体1内且连通所述第二涡旋流管5；
68.出料口，其设于所述管体1底端且连通所述第三涡旋流管6；其中，第一涡旋流管4、第二涡旋流管5和第三涡旋流管6均包括位于管体1内的内管壁，内管壁包括，
69.第一渐变区段8，其位于内管壁的上端，所述第一渐变区段8在涡旋流管的纵向上具有第一长度和第一横截面，所述第一横截面随着所述第一渐变区段8在纵向上扭转第一预定角度的同时由半径为r的圆形光滑渐变为叶片形状，所述叶片形状包括边长2r的正方形以及在正方形各边上延伸的半径为r的半圆，所述第一横截面的横截面面积保持不变；
70.涡旋流区段10，其连接所述第一渐变区段8，所述涡旋流区段10在涡旋流管的纵向上具有第二长度和第二横截面，所述第二横截面随着所述涡旋流区段10在纵向上扭转第二预定角度，所述第二横截面为所述叶片形状；
71.第二渐变区段9，其连接所述涡旋流区段10且位于内管壁的下端，所述第二渐变区段9在涡旋流管的纵向上具有第三长度和第三横截面，所述第三横截面随着所述第二渐变区段9在纵向上扭转第三预定角度的同时由所述叶片形状光滑渐变为半径为r的圆形，所述第三横截面的横截面面积保持不变，所述第一横截面、第二横截面和第三横截面的横截面面积相同。
72.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述第二原料入口3包括2个设在管体1相对侧的入口管且不再同一水平面上。
73.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述第一涡旋流管4的旋转方向相反于第二涡旋流管5，第三涡旋流管6的旋转方向相反于所述第二涡旋流管5。
74.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述第一涡旋流管4至第二涡旋流管5之间的管体1为预混区7，其长度为第一涡旋流管4管径的1-120倍。
75.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述第三涡旋流管6和所述第二涡旋流管5之间的管体1为直管，其长度为第二涡旋流管5管径的1-120倍。
76.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，出料口与所述第三涡旋流管6之间设置依次旋转方向相反的至少一个涡旋流管。
77.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述叶片形状为2叶片形状、3叶片形状、4叶片形状、5叶片形状或6叶片形状。
78.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，所述第一预定角度为90度，第二预定角度为180度，第三预定角度为80度。
79.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，第一横截面扭转角度基于α过渡曲线渐变，其中，l为第一长度，x为第一横截面在长度方向上的位置坐标。t和k为α过渡曲线渐变的两个幂律变量系数，可以调节渐变曲线的形状。优选的0.8＜t＜1.2，0.4＜k＜0.8时，涡流产生效率最优。
80.所述的涡流式液体原料在线静态混合器的优选实施例中，第一横截面扭转角度和/或第三横截面扭转角度基于维托辛斯基曲线或者余弦函数渐变。
81.在一个实施例中，如图2所示，第二原料入口3布置为切向入口方式，即一个位于上端，另一个位于下端。两股流体垂直进入内管与外管之间的环形区域，形成涡旋流，如图3所示。第一种液体原料通过第一原料入口2进入混合器后，通过第一涡旋流管4后，给第一种液体原料自身的施加涡流作用，通过第一原料在混合器内的出口流出时，具有增强的湍流剪切能量，能促进去在下游空间的分散作用。第二种液体原料通过第二原料入口3，以切向入口方式产生切向速度，在内管和外管之间的环形区域形成涡旋流。第一种液体原料和第二种液体原料，在进入预混区7时都为涡旋流，具有强烈的涡流剪切作用。两种液体在预混区7产生充分的相互剪切作用和混合。其中第一种液体原料和第二种液体原料的涡流旋转方向可相同也可相反。但其中之一的旋转方向应于第二涡旋流管5的涡流旋转方向相反，以产生进一步的反向液体切割-位置移动-重新混合，加强混合。预混区7的长度以0-120倍的第一涡旋流管4管径d为宜，较为理想的长度为40-80d。经过预混区7的液体原料，本身都具有涡旋效应，不均匀度已经达到较低的程度。进入第二涡旋流管5后，在原有涡旋基础上，再次叠加产生涡流，进一步促进混合。
82.可根据需要再第二涡旋流管5后设置一定的直管段，混合作用持续区，使涡旋流在直管段中持续发展，进一步促进混合。该混合作用持续区可达0-120倍的外管管径d长度，较为理想的长度为40-80d。可根据需要在第一混合作用持续区的圆管段后面增加涡流旋转方向与第二涡旋流管5相反的第三涡旋流管6。可根据需要在第二涡旋流管5后设置第二混合作用持续区直管单，和与第三涡旋流管6旋转方向相反的第四涡旋流管。以此类推，直至充分混合的液体原料从卸料口流出混合器。
83.以下为混合器效果的一个初步cfd模拟。第一种液体原料为油，密度为889kg/m3，粘度为0.00332kg/(ms)，从第一原料入口2进入混合器。第二种液体原料为水，密度为998.2kg/m3，粘度为0.001003kg/(ms)，从第二原料入口3进入混合器。油和水之间的表面张力系数设置为0.15n/m。计算完毕后，油的体积含量分布如图4所示，其中红色表示油的含量为100％，蓝色表示油的含量为0，即水的含量为100％。图5用数据表达了两种液体的不均匀系数，从第一涡旋流管4出口处至卸料口之间的路径上的变化情况。对于混合效果的好坏的量化，目前较为成熟的做法是根据不均匀系数的大小来判定。通常认为不均度系数在0.05以下认为混合良好，在0.01以下，认为达到完全混合。
84.定义不均匀系数ψ定义为：
[0085][0086]
其中，σ代表截面上混合浓度分布的标准偏差，通过截面上所有点的混合浓度计算
得到，表达式如下：
[0087][0088]
代表截面上混合浓度的均值：
[0089][0090]
图5表明由第一涡旋流管4和第二原料入口3的切向射入产生的一个液体原料和第二液体原料流体的涡旋流，他们在预混区7对两种液体产生了强烈的分散，剪切和混合作用，使不均匀系数在预混区7内从2.2降低到0.05左右。再经过第二涡旋流管5的再次混合，不均匀系数达到了0.0012，达到了完全混合状态。
[0091]
在一个实施例中，混合器中的第一涡旋流管4、第二涡旋流管5或第三涡旋流管6，其由第一渐变区段8，涡旋流区段10，第二渐变区段9组成。其中涡旋流区段10的截面形状可为2叶片形状，3叶片形状，4叶片形状，5叶片形状，和6叶片形状。其中以3、4、5叶片形状为佳。如图6至图8所示。其中当截面形状为4叶片时产生的涡旋效果最大且造成的压力损失最小，即能效比最高。涡旋流区段10为截面形状沿中心轴线逆时针或顺时针旋转并拉伸形成。其拉伸的长度与当量半径之比(即螺距比)宜控制在1-16之间。转过的角度宜在90度至720度之间。第一渐变区段8截面在其长度上截面由圆形渐变为叶片形状截面并旋转一定的角度，其逻辑比宜与涡旋流区段10的逻辑比一致，转过的角度宜为360
°
/截面的叶片个数n。第二渐变区段9在其长度上截面由叶片形状渐变为圆形并旋转一定的角度，其逻辑比宜与涡旋流区段10的逻辑比一致，转过的角度宜为360
°
/截面的叶片个数n。
[0092]
由于前期数值模拟和实验验证表明4叶片截面具有最优的能效比，因此以下以4叶片形状介绍涡旋流管的一个优选实施方式，如图9所示。第一涡旋流管4、第二涡旋流管5或第三涡旋流管6包括外管壁和内管壁，其中，
[0093]
内管壁包括，
[0094]
第一渐变区段8，其位于内管壁的上端，所述第一渐变区段8在涡旋流管的纵向上具有第一长度和第一横截面，所述第一横截面随着所述第一渐变区段8在纵向上扭转第一预定角度的同时由半径为r的圆形光滑渐变为叶片形状，所述叶片形状包括边长2r的正方形以及在正方形各边上延伸的半径为r的半圆，所述第一横截面的横截面面积保持不变；
[0095]
涡旋流区段10，其连接所述第一渐变区段8，所述涡旋流区段10在涡旋流管的纵向上具有第二长度和第二横截面，所述第二横截面随着所述涡旋流区段10在纵向上扭转第二预定角度，所述第二横截面为所述叶片形状；
[0096]
第二渐变区段9，其连接所述涡旋流区段10且位于内管壁的下端，所述第二渐变区段9在涡旋流管的纵向上具有第三长度和第三横截面，所述第三横截面随着所述第二渐变区段9在纵向上扭转第三预定角度的同时由所述叶片形状光滑渐变为半径为r的圆形，所述第三横截面的横截面面积保持不变，所述第一横截面、第二横截面和第三横截面的横截面面积相同。
[0097]
如图10所示，在第一和第二渐变区段9，管内壁截面形状从圆形渐变到叶片形状截
面的过程中，截面沿轴向顺时针( 1)或逆时针(-1)转过一定的预设角度。转过的角度为90度。其中rcs为渐变完成后的，内部正方形外切圆的直径。r为渐变过程中内部正方形外切圆的直径。rf为渐变完成后叶片状扇形的半径，r为渐变过程中叶片状扇形的半径。a为叶片状扇形的圆心。y为a到方形外切圆中心o的距离。入为叶片状扇形半径与正方形竖直边(fb)所成的角度。当截面为圆形时入为45
°
，当截面为完整的叶片形状时，入为90
°
。当入角度从45
°
逐渐增加至90
°
时，可形成一系列的过渡截面。这些截面在沿轴向渐变的过程中，顺时针(或逆时针)转过预定的角度。如图11所示，若各截面在沿轴向顺时针旋转的过程中，截面间的间距变化是均匀的，则这种过渡方式成为线性过渡。为了产生更大的涡流强度并减小沿程压力损失，可在渐变区段的起始段和结束段设计过渡更加平滑流畅的过渡方式，即单位距离内转过的角度更小。如基于余弦函数的α过渡曲线，或使用维托辛斯基曲线vitosinski curve。其中，
[0098]
优选的，所述的涡旋流管中，所述第一长度等于第三长度，所述第一长度和/或第三长度为第二长度的一半。
[0099]
所述的涡旋流管中，所述外管壁为直管，所述半径r为0.01m到100m。
[0100]
所述的涡旋流管中，所述第一长度或第三长度与第二长度的比等于所述第一预定角度或第三预定角度与第二预定角度的比。
[0101]
所述的涡旋流管中，所述第一预定长度为涡旋流管的四分之一，所述第二预定长度为涡旋流管的二分之一，所述第三预定长度为涡旋流管的四分之一。
[0102]
所述的涡旋流管中，所述涡旋流管连接半径为r的管道。
[0103]
所述的涡旋流管中，所述第一预定角度为90度，第二预定角度为180度，第三预定角度为90度。
[0104]
所述的涡旋流管中，所述第一预定角度、第二预定角度和第三预定角度总和为360度。
[0105]
所述的涡旋流管中，所述第一长度、第二长度和第三长度之和与半径r之比为8∶1。
[0106]
其中，所述第一长度、第二长度和第三长度之和与半径r之比为8∶1，是建立在涡旋流管产生的涡流强度与自身造成压力损失的比值的基础上的。即用最小的压力损失产生最大的涡旋流强度。当应用到不同的处理系统当中，如牛奶加工设备的清洗当中，可以使用更小的比例(如6∶1)，以产生更大的清洗效果。
[0107]
除上述典型实施方式外，一种较为简单的液体原料进入方式如图12所示。后面可直接连接图1中典型实施方式中的第二涡旋流管5、第一混合作用持续区等。这种实施方式较为简单，适用于对混合均匀度较低，如不均匀度系数0.05左右的混合应用。其中第一液体原料从小圆管进入；第二液体原料从环形入口进入。其模拟图如图13所示，不均匀系数分布如图14所示。
[0108]
另一种更为简单的实施方式为图15所示：其中第一液体原料从水平圆管进入，第二种液体原料从竖直圆管进入。
[0109]
如图16所示，另一种入口实施方式，可将深入到混合器中的第一涡旋流管4移到外面，使得第一种液体原料在混合器的出口，与第二液体原料在混合器中的两个出口交汇在
同一区域，相互剪切分割-位置移到-重新汇合。使两种液体更早的发生混合。次实施方式的第一原料入口2产生的涡旋旋转方向，与第二种原料切向入口形成的涡旋旋转方向一致。与后面的第二涡旋流管5旋转方向相反。cfd数值模拟显示，这种液体原料入口的实施方式产生的混合效果更佳，由于延长了预混区7的长度和效果，因此在预混区7内即可达到接近完全混合的程度，不均匀系数接近0.01。经过第二涡旋流管5后可达到充分的完全混合。其模拟图如图17所示，不均匀系数分布如图18所示。
[0110]
图19是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图。图20是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料体积含量分布图，以及液体原料流线轨迹图。图21是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的原料不均匀系数示意图。图22是图19、图1和图16三种实施方式下的原料不均匀系数对比图。由图可以证明，原料入口的实施方式对于最后的液体原料混合效果具有重要的影响。相比于图19的实施方式，图1实施方式中对第二种液体原料施加了切向入口，增加了预混合段的涡旋强度和混合效果。而图16所示的实施方式，使得两种液体在进入系统时直接相互作用，冲击混合，进一步提高了在预混区的混合效果，最终的混合效果也更佳。这些对比表明，液体原料进入系统的创新设计对静态混合器的功效具有重要的作用。
[0111]
本实用新型也以上提出的几种实施方式同样适用于液体原料中含有颗粒的原来的混合。当颗粒直径很小，如微米级时，密度与原料液体接近时，以上几种原料入口实施方式均可达到很好的混合效果。当颗粒较大时，可采取如图23所示的含颗粒液体原料给料方式。其中第一和第二种含颗粒原料入口可平行布置。如图24至图25所示，两种不同颗粒平行进入管路，在未进入涡旋流管之前，混合不明显，进入涡旋流管后混合加强，采用类似不同液体混合时的不均匀度分析方法，在上述数值模拟的管路上，沿管道轴线截取不同的截面，讲每个截面分成100个格子，获得每个格子中第一种颗粒的数目(得到100个数据)，对这100个数据求标准偏差和均值，即获得该类似液体不混合度沿管路流道方向的分布图。可见，经过涡旋流管后，颗粒的混合程度显著增加。监控的两种颗粒的碰撞次数，随着液体原料流经涡旋流管后显著增加，表明了两种含颗粒原料的混合显著加强。
[0112]
图26是本实用新型涡流式液体原料在线静态混合器的一个实施例的第二原料入口的布置示意图。这种实施方式适用于混合难度较大的液体原料，在第二种液体原料两侧的入口处分别增加一个涡旋流管，可以让液体原料进入混合器后产生程度的涡流剪切作用，促进液体的混合。以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
[0113]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。