[发明专利]流体处理系统

说明书

相关申请的交互引用

根据35U.S.C.§119(e)(美国法典第35卷第119条(e))，本申请要求2008年7月15日提出的序列号为61,129,732的临时专利申请的优先权，该在先申请的内容经援引而包含于本文当中。

技术领域

一方面，本发明涉及一种流体处理系统。另一方面，本发明涉及一种用于处理流体的处理。

背景技术

在本领域中，混合设备(mixing device)已为人所知，并且已经被用于促进流体湍流(turbulence)，比方说，用于提高流道(flow path)中各种成分之间的接触。混合(mixing)的工业应用差异很大，包括热交换(heat exchange)、反应器工程(reactorengineering)以及非反应性共混(non-reactive blending)。

混合应用于其中的反应器工程中的一个具体领域，是流体处理设备的设计，尤其是流体辐射处理设备(fluid radiation treatment device)的设计。具体的此类流体辐射处理设备包含用于水及废水处理的紫外线(UV)消毒设备(ultraviolet disinfectiondevices)。紫外线消毒设备的功效至少部分取决于对流过设备(或者由该设备处理)的全部流体成分给予预定剂量的紫外线辐射(UV radiation)。

流体成分所接受到的紫外线剂量被定义为紫外线强度与照射时间的乘积。从设备中流出的流体成分所接受到的累积的紫外线剂量为每一位置处所接受到的单个剂量的总和。因紫外线强度随着到紫外线源的距离增加而减弱，所以希望从远离紫外线源的区域转到更靠近紫外线源的具有更高紫外线强度的区域中混合流体成分，以此确保流体成分接受到足够剂量的紫外线辐射。在紫外线辐射穿过正在被处理的流体的透射率(transmittance)不高(比方说，低于30％每厘米)，导致紫外线强度的衰减随着到紫外线源的距离增加而增加——这在用于处理废水之类的液体的紫外线消毒设备中经常遇见时，特别希望进行这种形式的混合。

Whitby等人的转让给本申请的受让人的美国专利5,846,437教导在紫外线系统中使用湍流混合(turbulence mixing)。更具体而言，Whitby教导在系统中各灯单元(lampunits)外表面上的预定位置处使用一个或者多个环形设备(例如垫圈(washer))和/或在各灯单元的上游使用环形装置，以便增加流经灯单元的流体的湍流混合。尽管Whitby专利中教导的这种环形装置在增加各灯单元之间的湍流方面是有用的，但流体的湍流本质上倾向于具有随机(random)和无序(non-ordered)(例如，各向同性)的特性。

在许多系统里，比如，在那些混合区(mixing zone)相对于流体流通方向纵向设置的系统中，希望在流动方向上具有栓塞流(plug flow)，并且在(流动方向的)横断方向上有效混合。与在所有方向上的一般混合(general mixing)(即与Whitby教导的随机混合和湍流)相反，混合区内特定的或者有序的流体流动模式才是理想的，(例如，在流体纵向流过灯时，流体的“粒子”朝向灯和离开灯振动)。纵向涡流(longitudinal vortex)是这种流动模式的一个实例。涡流可以通过输入流体的能量而主动形成，例如通过使用电机驱动的流体推进器(motorized fluid impeller)。

另外一种产生涡流的方式是利用被动元件(passive element)，所述被动元件在设计上用于形成所期望的流动模式(涡流发生器)。

美国专利5,696,380、5,866,910和5,994,705(全部为Cookie等人名下的专利(Cooke))教导了一种流通式光化学反应器(flow-through photochemical reactor)。Cookie教导的主题反应器(subject reactor)包括设置在细长的辐射源(radiationsource)中的细长的环形通道。所述通道包含静态的流体动力元件(static fluid-dynamicelement)，用以在流体通过通道时被动地在流体中引起相当大的涡流。根据Cookie专利，每一个这种静态的流体动力元件都能在流过各元件的流体流中有益地形成一对“尖涡”(tip vortices)。所述“尖涡”据称围绕平行于细长环形腔的轴线反向旋转