CN104645671A - 液体脱气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体脱气装置及方法，所述液体脱气装置包括：容器，所述容器的上部的切向安装有第一管道及第二管道，第一管道和第二管道间的夹角为锐角；输送管，所述输送管一端开口，设置在所述容器内，另一端为封闭的倾斜端；输送管内部具有孔径较大段和孔径较小段，自上而下的收缩孔设置在所述孔径较大段和较小段之间；第三管道设置在所述输送管的上部且内部连通；第四管道安装在倾斜端上且内部连通；泵，所述泵安装在第一管道和第二管道的上游。本发明具有成本低、节能、可靠性高等优点。

Description

液体脱气装置及方法

技术领域

本发明涉及流体脱气领域，尤其涉及水的脱气、脱气活性水的制备与处理领域。

背景技术

在循环水系统中，如供暖、制冷系统中，如果水中有空气，特别是氧气的存在，很容易滋生微生物，辐射管道，造成管道堵塞或者管道穿孔现象；在医疗领域，例如用于肿瘤治疗的超声波体外聚焦热疗技术中的超声波能量传导介质，也是需要脱气水的；在食品领域，料液脱气也是非常重要的；例如在碳酸饮料的生产中,有数据表明,如果有2mL的空气，就会使CO₂的溶入量减少100mL；在肉制品中，如果加工过程采用脱气水，可以减少腥味，防止褐变，延长保质期；用脱气水制作的速溶饮品(如咖啡等)，可以保持其原始的口感，提升品质；另外，脱气水的渗透性高于非脱气水，可以缩短加工原材料的浸泡时间；而且，脱气水脱除了氧气，避免了氧化效应……流体脱气的应用于是非常广泛的。

目前，流体的脱气包括煮沸脱气、真空脱气、真空脱气、真空室内搅拌脱气、真空室外搅拌脱气、膜分离脱气等等。但是现在的脱气方式，如上文提到的煮沸脱气、真空脱气、真空室内搅拌脱气、真空室外搅拌脱气、膜分离脱气，无论是实施上还是费用成本上，实际应用还是有一定困难的；例如：专利CN99102924.0提出一种用真空泵抽真空，旋转喷头喷溅脱气的方式，不仅涉及到真空泵抽真空能耗，而且旋转喷头喷溅也耗能，而且旋转头旋转易损坏，而且腔体大，空间问题较难解决；专利CN201320060702.X则更为复杂，提出了用多个气缸抽真空脱氧的方式，无论是设备成本还是运行成本，后续都难以接受；另外一些专利，如CN200920122591.4等，提出了用反渗透的方式脱气，CN201220400828.2提出用真空过滤的方式脱气，无论是反渗透还是过滤，都存在这一个问题是堵塞问题，另外，无法应用于类似于含纤维、果汁这样的流体。总结这些脱气方式，发现都存在着共性问题是设备可靠性差、运行成本高。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种可靠性高、低成本、节能的液体脱气装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

液体脱气装置，所述液体脱气装置包括：

容器，所述容器的上部的切向安装有第一管道及第二管道，第一管道和第二管道间的夹角为锐角；

输送管，所述输送管一端开口，设置在所述容器内，另一端为封闭的倾斜端；输送管内部具有孔径较大段和孔径较小段，自上而下的收缩孔设置在所述孔径较大段和较小段之间；第三管道设置在所述输送管的上部且内部连通；第四管道安装在倾斜端上且内部连通；

泵，所述泵安装在第一管道和第二管道的上游。

根据上述的液体脱气装置，优选地，所述容器的横截面为圆形。

根据上述的液体脱气装置，可选地，所述液体脱气装置进一步包括：

过滤器，所述过滤器设置在所述收缩孔的顶端，为40-100目。

根据上述的液体脱气装置，优选地，所述锐角为3-30°。

根据上述的液体脱气装置，优选地，所述容器的纵截面为椭圆形。

根据上述的液体脱气装置，可选地，所述液体脱气装置进一步包括：

泄压阀，所述泄压阀设置在所述第四管道上。

本发明的目的还在于提供了一种运行成本低、稳定的液体脱气方法；该发明目的通过以下技术方案的得以实现：

液体脱气方法，所述液体脱气方法包括以下步骤：

(A1)液体经过泵后内部压力增大；

(A2)液体从容器的夹角为锐角的两个切向进入容器内，液体呈螺旋状地在容器内向下流动，且两股液体相互剪切和摩擦；

(A3)液体从容器内的底部进入输送管内，进入膨胀区后形成负压，液体中的气体释放；

(A4)通过第三管道取出输送管内的液体，分离出的气体在输送管的顶部聚集并排出，输送管的顶部倾斜。

根据上述的液体脱气方法，可选地，当集聚在输送管内的气体达到一定压力后，阀门打开，气体从第四管道排出；待压力下降后，所述阀门关闭。

根据上述的液体脱气方法，可选地，液体和气体在膨胀区的顶端设置过滤网。

根据上述的液体脱气方法，优选地，经过泵后的液体的压力为2×10⁵-1.2×10⁶pa。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、结构简单，除泵外无运动部件，通过特殊的容器、输送管而形成旋流，在旋流以及流向转换、动静压转化等共同作用下，形成负压，让流体中的气体溢出，无需抽真空，无需搅拌，不易损坏，可靠性高；

2、节能环保：本装置和基于本装置的方法通过两股旋转的水流相互摩擦，相互剪切，形成负压让气体溢出分离，不需要加热，节能环保；

3、集成化程度高，占地小：本装置将输送管置于容器内部，气液分离置于输送管上部，紧凑、集成化程度高，占地小。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明的液体脱气装置的结构简图；

图2为图1装置的俯视图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的液体脱气装置的结构简图，如图1所示，所述液体脱气装置包括：

容器13，所述容器13的上部的切向水平(同一平面内)安装有第一管道1及第二管道3，第一管道1和第二管道3间的夹角α为锐角，具体为3-30°，如10度、20度等，具体如图2所示；容器的横截面为圆形，纵截面为椭圆形；

输送管5，所述输送管5一端开口，竖直地设置在所述容器13内且靠近所述容器的底部，另一端为封闭的倾斜端10，输送管5的内部具有孔径较大段6和孔径较小段7，自上而下的收缩孔8设置在所述孔径较大段6和较小段7之间；第三管道3设置在所述输送管5的上部且内部连通，用于取出脱气后的液体；第四管道4安装在倾斜端10上且内部连通，用于排出气体；

泵，所述泵安装在第一管道和第二管道的上游，使得经过泵后的液体的压力为2×10⁵-1.2×10⁶pa。

液体脱气方法，即上述装置的工作方法，具体包括以下步骤：

(A1)泵提供动力，液体经过泵后的压力达到2×10⁵-1.2×10⁶pa。实验表面，当动力装置小于该压力时，虽然也能够脱气，但是脱气效果不理想；同时，压力不大于1.2×10⁶pa，当压力过大时，虽然也能够脱气，但是对于容器的耐压性有较高的要求，提高了设备成本，同时，泵自身的运行成本也会提高，且可能导致液体变性，从经济技术实用角度考虑，是一种不经济的方式。

(A2)液体从第一管道和第二管道进入容器内部，当流体切向进入圆形的容器内部时，由于切向力的存在，流体会在容器内形成旋流，自上而下进入底部。在流体自上而下旋转运行中，速度越来越大，动压也越来越大，相反的，静压越来越小。第一管道和第二管道间的夹角是为了能够形成不同的旋流，这两股旋流之间互相剪切与摩擦，有利于提高液体微环境的温度，当流体进入输送管内时，气体更易溢出；

(A3)液体到容器底部后，进入到唯一的出口-输送管内，液体在输送管内发生转向，速度由水平方向转向竖直方向，导致动压与静压的再次转换，在入口处，静压最大，动压最小。在入口的上部是膨胀区，液体流喷射进入收缩孔中，静压释放，形成高速流体，在收缩孔处形成类似真空的负压区，液体中的气体迅速释放，形成微小的气泡团；随着液体的流动，收缩孔横截面积越来越大，流量不变，流速降低，动压降低，静压升高，微小的气泡团开始聚结，形成大个可视的大气泡。大气泡同液体一起，在输送管内部，向上运动。

(A4)在输送管中部，第三管道与输送管是垂直的，输送管内的液体和气体到达第三管道时，液体再次发生转向进入第三管道而流出输送管；而气泡则由于受到浮力的作用，会一直往上运动进入到输送管的封闭端，后通过第四管道排出。

实施例2：

本发明实施例的液体脱气装置和方法，与实施例1不同的是：

如图1所示，在收缩孔8的顶端设置过滤器9，所述过滤器设置在所述收缩孔8的顶端，为40-100目，如50目、70目等。

泄压阀，所述泄压阀设置在所述第四管道上，但输送管顶端内的气体的气压达到一定值时，泄压阀打开，否则关闭。

在脱气装置的工作过程中，设置的过滤网有助于提高气泡的集聚效果。泄压阀设置压力后，当输送管顶端内的气体达到一定量后，压力释放阀自动打开，释放气体，释放气体后，压力降低，压力释放阀自动关闭，输送管封闭的顶端再次可以收集气体，直至下一次气体集聚到一定压力释放阀再次打开，如此循环。

根据本发明实施例2达到的益处在于：结构简单，除泵外无运动部件，通过特殊的容器、输送管而形成旋流，在旋流以及流向转换、动静压转化等共同作用下，形成负压，让流体中的气体溢出，无需抽真空，无需搅拌，不易损坏，可靠性高；本装置和基于本装置的方法通过两股旋转的水流相互摩擦，相互剪切，形成负压让气体溢出分离，不需要加热，节能环保；本装置将输送管置于容器内部，气液分离置于输送管上部，紧凑、集成化程度高，占地小。

Claims (9)

1.液体脱气装置，其特征在于：所述液体脱气装置包括：

容器，所述容器的上部的切向安装有第一管道及第二管道，第一管道和第二管道间的夹角为锐角；

输送管，所述输送管一端开口，设置在所述容器内，另一端为封闭的倾斜端；输送管内部具有孔径较大段和孔径较小段，自上而下的收缩孔设置在所述孔径较大段和较小段之间；第三管道设置在所述输送管的上部且内部连通；第四管道安装在倾斜端上且内部连通；

泵，所述泵安装在第一管道和第二管道的上游。

2.根据权利要求1所述的液体脱气装置，其特征在于：所述容器的横截面为圆形。

3.根据权利要求1所述的液体脱气装置，其特征在于：所述液体脱气装置进一步包括：

过滤器，所述过滤器设置在所述收缩孔的顶端，为40-100目。

4.根据权利要求1所述的液体脱气装置，其特征在于：所述锐角为3-30°。

5.根据权利要求1所述的液体脱气装置，其特征在于：所述容器的纵截面为椭圆形。

6.根据权利要求1所述的液体脱气装置，其特征在于：所述液体脱气装置进一步包括：

泄压阀，所述泄压阀设置在所述第四管道上。

7.液体脱气方法，其特征在于：所述液体脱气方法包括以下步骤：

(A1)液体经过泵后内部压力增大；

(A2)液体从容器的夹角为锐角的两个切向进入容器内，液体呈螺旋状地在容器内向下流动，且两股液体相互剪切和摩擦；

(A3)液体从容器内的底部进入输送管内，进入膨胀区后形成负压，液体中的气体释放；

(A4)通过第三管道取出输送管内的液体，分离出的气体在输送管的顶部聚集并排出，输送管的顶部倾斜。

8.根据权利要求7所述的液体脱气方法，其特征在于：当集聚在输送管内的气体达到一定压力后，阀门打开，气体从第四管道排出；待压力下降后，所述阀门关闭。

9.根据权利要求7所述的液体脱气方法，其特征在于：经过泵后的液体的压力为2×10⁵-1.2×10⁶pa。