盲专网 - 通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2015-04-29

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2015-09-16

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2017-08-22

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2035-04-29

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201510214665.7	申请日	2015-04-29
公开/公告号	CN104849079B	公开/公告日	2017-08-22
授权日	2017-08-22	预估到期日	2035-04-29
申请年	2015年	公开/公告年	2017年
缴费截止日
分类号	G01M99/00 、G01N9/36	主分类号	G01M99/00
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	1
权利要求数量	2	非专利引证数量	1
引用专利数量	5	被引证专利数量	0
非专利引证	1、聂欣等.开缝式SK型静态混合器与可调涡旋静态混合器的性能数值优化《.热力发电》.2014,第43卷(第11期),第51-57页.;
引用专利	CN1766642A、CN1967213A、CN102980919A、DE4036344C2、WO2012/000044A1	被引证专利
专利权维持	3	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	杭州电子科技大学	第一申请人	杭州电子科技大学
专利权人	杭州电子科技大学	当前专利权人	杭州电子科技大学
发明人	聂欣、陶雪峰、张童伟、俞衡、吕明、徐江荣	第一发明人	聂欣
地址	浙江省杭州市下沙高教园区2号大街	邮编
申请人数量	1	发明人数量	6
申请人所在省	浙江省	申请人所在市	浙江省杭州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州君度专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

杜军

摘要

本发明公开了通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法。不同的混合设备难以对其混合特性进行统一描述与衡量。本发明的步骤：待测混合器靠近出口处管壁的同一横截面上开设m个小圆孔；混合器内通入酒精水溶液；将开设有小圆孔的横截面等分为m个扇环取样区；每个扇环取样区划分为k个扇环取样块；每个扇环取样块内选一个取样点；采用密度计测得每个取样点的酒精相对密度；根据酒精水溶液的酒精相对密度与酒精浓度对照表，反推每个取样点的酒精浓度；测每个取样点的流速；计算无水酒精和纯净水在出口截面处的混合均匀度。本发明通过测算酒精溶液混合均匀度来计算各混合设备出口混合均匀度，使得不同混合设备混合效果的衡量方法统一。

摘要附图
说明书附图：图1

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2017-08-22	授权
2	2017-07-25	著录事项变更	发明人由聂欣徐江荣谷王俞衡路一丁李萌蔚余辉江承成变更为聂欣陶雪峰张童伟俞衡吕明徐江荣
3	2015-09-16	实质审查的生效	IPC(主分类): G01M 99/00 专利申请号: 201510214665.7 申请日: 2015.04.29
4	2015-08-19	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤一、取待测混合效果的混合器，在混合器靠近出口处管壁的同一横截面上开设有沿圆周均布的m个小圆孔，m＝10～16；
步骤二、混合器内按恒定的初始流速通入纯净水，同时通过蠕动泵将加药箱内的无水酒精按恒定的初始流速加入混合器，形成酒精水溶液；
步骤三、将开设有小圆孔的横截面等分为m个扇环取样区；每个扇环取样区又沿径向划分为k个扇环取样块，k＝3～5；每个扇环取样块的中心设为酒精水溶液样本的一个取样点；
步骤四、采用密度计对混合器的取样点依次进行取样，得到每一个取样点处的酒精相对密度；当对一个扇环取样区进行取样时，其余扇环取样区所在的小圆孔用螺栓堵住；
步骤五、根据酒精水溶液的酒精相对密度与酒精浓度对照表，反推每一个取样点的酒精浓度；
步骤六、采用毕托管在每个取样点测量流速；
步骤七、计算无水酒精和纯净水在出口截面处的混合均匀度M，从而测出待测混合器的混合效果；其中，σ为样品相对密度的标准偏差，为样品酒精浓度的均值；
所述标准偏差σ、均值的具体计算式如下：
其中，νi表示第i个取样点的流速，ci表示第i个取样点的酒精浓度，si表示第i个取样点所在扇环取样块的面积，1≤i≤n，n表示取样点个数，n＝km。

2.根据权利要求1所述的通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法，其特征在于：每个小圆孔的中心设置在对应一个扇环取样区的对称中心轴线上。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于测量技术领域，涉及混合设备的混合效果检测，具体涉及一种通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法。

背景技术

[0002] 混合设备是化工、环境、水处理等工业领域常用的，混合过程的优劣直接影响到后续各工艺中原材料、药剂、能源等的消耗以及最终的产品质量。

[0003] 混合程度是用不同物料经过混合所达到的分散掺和的均匀程度的度量；很多行业上，需要混合剂与液体充分的混合，保证后续的工序更加有效的进行。

[0004] 对混合设备混合效果的评价，理论上要确定在一定的混合时间内混合液的混合度，应计算或测量各时刻混合器出口截面各组分的均匀程度,由于混合设备的种类多种多样，其中的混合流体的物性差异也较大。有的混合器中流体存在相变，有的流体相互之间存在复杂的物理、化学反应，由于混合器的使用条件的差异，使得对混合均匀度的测量存在一定的困难，目前，有关混合均匀程度的测量并没有一个统一标准。

[0005] 较为准确的测量方法是采用示踪粒子照相法，混合器出口截面的示踪粒子浓度，这种方法设备复杂,价格昂贵，数据处理速度慢,不适于在线连续测量，且测量处的流体管道必须做成方形透明的形式，以便于光线投射过，且不产生偏转。王宗勇等人在2006年沈阳化工学院学报中的《静态混合器混合效果的测定方法研究》一文中，提出通过测量互不相溶的油与水的浓度来测量静态混合器混合效果的方法。

[0006] 而混合过程首先从大尺度对流运动开始，通过涡旋扩散和分子扩散，最后达到分子水平上的均匀。主体对流只能把混合流体不断移动、变形分割成较大的液滴“微团”。涡旋扩散把较大的液滴微团一步一步地变形、分割成更小的微团，通过小微团界面之间的扩散，把不均匀程度降低到涡旋本身的大小。涡旋尺度是连续变化的，大涡旋在湍流拉伸、剪切作用下分裂成较小尺度的涡旋，能量从大涡旋传递到小涡旋，直到最小尺度即卡尔马廓洛夫(Kolmogoroff)微尺度的涡旋,最后因粘性应力的作用耗散为热。涡旋扩散只能把微团尺寸减小到Kolmogoroff尺度，不能达到完全的均匀混合，它的最终实现只能靠最小尺度微团内的分子扩散，最后达到分子水平上的均匀。由于分子扩散速度远大于涡旋扩散速度，涡旋扩散对混合时间起主导作用。故而，采用互不相溶的两种流体与采用两种互溶的流体去测量混合效果的结果相差并不大，其对混合效果真正起决定作用的是流体流经混合设备而形成的水力条件。

[0007] 另外，由于油与水的密度不同，使得流体在混合设备中出现油水分层的情况，会使得试验测量结果与实际混合过程存在较大差异。且对于不同的混合设备，对油水的混合具有不同的行为特性，难以对其混合特性进行统一描述与衡量。另外，在取样过程中，由于油与水通过相对较细的取样管的流动阻力差异较大，势必会造成，所取样品的含水率大于当地实际含水率。

[0008] 而酒精与水能够现互溶，且其水溶液性质稳定，其密度与浓度存在明确的对应关系。而现有的密度计测量精度达到了0.0001[g/cm3]，如梅特勒-托利多DM40，测量范围为0.0000-3.0000[g/cm3]，温度范围为0.0-91.0℃，所以从原理以及可行性上来说，完全可以通过采用无水酒精与水的混合效果，来衡量各种混合设备的混合效果。

发明内容

[0009] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过测量酒精和水混合密度来计算混合均匀度的方法，利用水和酒精能够无限互溶，且酒精和水混合物的酒精浓度与酒精相对密度存在近似线性的对应关系，采用高精度的密度计对同一横截面上不同点位置的取样，测出酒精水溶液样品的酒精相对密度，反推出其酒精浓度，来计算各混合设备出口混合均匀度，使得不同混合设备混合效果的衡量方法统一。

[0010] 本发明的具体步骤如下：

[0011] 步骤一、取待测混合效果的混合器，在混合器靠近出口处管壁的同一横截面上开设有沿圆周均布的m个小圆孔，m＝10～16；

[0012] 步骤二、混合器内按恒定的初始流速通入纯净水，同时通过蠕动泵将加药箱内的无水酒精按恒定的初始流速加入混合器，形成酒精水溶液；

[0013] 步骤三、将开设有小圆孔的横截面等分为m个扇环取样区，每个小圆孔的中心设置在对应一个扇环取样区的对称中心轴线上；每个扇环取样区又沿径向划分为k个扇环取样块，k＝3～5；每个扇环取样块的中心设为酒精水溶液样本的一个取样点；

[0014] 步骤四、采用密度计对混合器的取样点依次进行取样，得到每一个取样点处的酒精相对密度；当对一个扇环取样区进行取样时，其余扇环取样区所在的小圆孔用螺栓堵住；

[0015] 步骤五、根据酒精水溶液的酒精相对密度与酒精浓度对照表，反推每一个取样点的酒精浓度；

[0016] 步骤六、采用毕托管在每个取样点测量流速；

[0017] 步骤七、计算无水酒精和纯净水在出口截面处的混合均匀度M，从而测出待测混合器的混合效果；其中，σ为样品相对密度的标准偏差，为样品酒精浓度的均值。

[0018] 标准偏差σ、均值的具体计算式如下：

[0019]

[0020]

[0021] 其中，νi表示第i个取样点的流速，ci表示第i个取样点的酒精浓度，si表示第i个取样点所在扇环取样块的面积，1≤i≤n，n表示取样点个数，n＝km。

[0022] 本发明具有的有益效果：

[0023] 本发明利用水和酒精能够无限互溶，且酒精和水混合物的酒精浓度与酒精相对密度存在近似线性的对应关系，采用高精度的密度计对同一横截面上不同点位置的取样，测出酒精水溶液样品的酒精相对密度，反推出其酒精浓度，来计算各混合设备出口混合均匀度，使得不同混合设备混合效果的衡量方法统一。

实施方案

[0025] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

[0026] 通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法，具体步骤如下：

[0027] 步骤一、取待测混合效果的混合器，在混合器靠近出口处(涡旋发生器与出口之间的那一段管道)管壁的同一横截面上开设有沿圆周均布的m个小圆孔，m＝12；

[0028] 步骤二、混合器内按恒定的初始流速通入纯净水，同时通过蠕动泵将加药箱内的无水酒精按恒定的初始流速加入混合器，形成酒精水溶液；

[0029] 步骤三、将开设有小圆孔的横截面等分为m个扇环取样区，每个小圆孔的中心设置在对应一个扇环取样区的对称中心轴线上；每个扇环取样区又沿径向划分为k个扇环取样块，k＝3；每个扇环取样块的中心设为酒精水溶液样本的一个取样点A，如图1所示；

[0030] 步骤四、采用密度计对混合器的取样点依次进行取样，得到每一个取样点处的酒精相对密度；当对一个扇环取样区进行取样时，其余扇环取样区所在的小圆孔用螺栓堵住；

[0031] 步骤五、根据表1所示的酒精水溶液的酒精相对密度与酒精浓度(乙醇含量)对照表(20℃)，反推每一个取样点的酒精浓度；

[0032] 步骤六、采用毕托管在每个取样点测量流速；

[0033] 步骤七、计算无水酒精和纯净水在出口截面处的混合均匀度M，从而测出待测混合器的混合效果；其中，σ为样品相对密度的标准偏差，为样品酒精浓度的均值；

[0034] 标准偏差σ、均值的具体计算式如下：

[0035]

[0036]

[0037] 其中，νi表示第i个取样点的流速，ci表示第i个取样点的酒精浓度，si表示第i个取样点所在扇环取样块的面积，1≤i≤n，n表示取样点个数，n＝km。

[0038] 如果没有条件使用蒸馏水做实验，可采用自来水，但需要先对当地自来水与酒精混合液的酒精浓度与酒精相对密度关系进行标定。

[0039] 表1酒精水溶液的酒精相对密度与酒精浓度(乙醇含量)对照表(20℃)[0040]

[0041]

[0042]

[0043]

[0044]

[0045]

[0046]

[0047]

[0048]

[0049]

附图说明

[0024] 图1为本发明中酒精水溶液样本的取样点分布示意图。

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通过测算酒精溶液混合均匀度测混合设备混合效果的方法 0 0

技术领域

背景技术

发明内容

实施方案

附图说明