CN105642176B - 一种水气涡旋生成装置及应用方法 - Google Patents

一种水气涡旋生成装置及应用方法 Download PDF

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Abstract

一种水气涡旋生成装置及应用方法，属于流体应用技术领域，其特征在于是一种将液相与气相的两种物理性能截然不同的流体混合生成一种可控的在密度、压力、流速以及流动态等方面与原流体形态截然不同的多相流水气涡旋的装置及应用方法。可以广泛应用于采矿、选矿、原矿粗破碎、细破碎预处理、环保领域、化工领域、作物病虫害防治等生产和加工环节的应用前景及意义非常重大。本发明的装置克服了现有技术中存在噪音大、能耗高、效率低和效果不佳等致命缺陷，尤其在除尘环保领域效果理想的一种简单可靠、不易损坏、能够及时彻底且不导致二次污染的水气涡旋生成装置。

Description

一种水气涡旋生成装置及应用方法
技术领域
本发明一种水气涡旋生成装置及应用方法，属于流体应用技术领域，具体而言是一种将液相与气相的两种物理性能截然不同的流体混合生成一种可控的在密度、压力、流速以及流动态等方面与原流体形态截然不同的多相流水气涡旋的装置及应用方法。
背景技术
多相流水气涡旋可以广泛应用于许多工业现场完成传质、传热、传能、加速化学反应的速度、提高化学反应的效率、加速气相中液相和固相的收集、加速液相和固相的聚合、加速液相和固相的分离等工作，在采矿、选矿、原矿粗破碎、细破碎预处理、环保领域、化工领域、作物病虫害防治等生产和加工环节的应用前景及意义非常重大，但是，目前在实际应用中还存在诸多问题，存在噪音大、能耗高、效率低和效果不佳等致命缺陷，例如在除尘环保领域效果不理想，不能满足连续生产过程粉尘连续不断产生这一客观过程，因此除尘设施实时性和可操作性差、除尘不仅不彻底，而且容易导致二次污染，正如中国专利文摘数据库专利号为申请号 CN201420406017[中文] 发明名称 --烟气脱氟及高效除尘系统和申请号为CN201420403745[中文]发明名称 --涡旋式捕集罩，均不能解决现有技术所存在的问题，克服上述的种种缺陷，所以急需一种简单可靠、不易损坏、能够及时彻底且不导致二次污染的水气涡旋生成装置。
发明内容
本发明一种水气涡旋生成装置及应用方法目的在于，为解决上述现有技术中存在和无法解决的问题，从而公开一种简单可靠、不易损坏、能够及时可靠、彻底、不导致二次污染的水气涡旋生成装置，从而避免由于除尘失控造成的环境污染和其它恶性事件的发生。
本发明一种水气涡旋生成装置，其特征在于是一种将液相与气相两种物理性能截然不同的流体混合生成一种可控的在密度、压力、流速以及流动态方面与原流体形态截然不同的多相流水气涡旋的装置，该装置由压力空气入口1、压力水入口2、气水调控器3、水气初级涡旋生成器4、气水一级涡旋生成器5、气水二级涡旋生成器6、气水三级涡旋生成器7、气水喷头喷嘴锁紧环8、气水喷头器9、气水喷嘴10、压力空气管路11、压力水管路12、压力空气16和压力水17组成，压力空气16经压力空气管路11通过压力空气入口1的管径进入水气初级涡旋生成器4，该压力空气入口1的入口管径小于压力空气管路11，在入口处且成120度钝角,压力空气通道进入后并在水气初级涡旋生成器4上部中环部位射出；压力水17经压力水管路12通过压力水入口2的管径进入水气初级涡旋生成器4，该压力水管路12的入口管径小于压力水管路12而且与气水调控器3上的调节杆13成90度直角；气水调控器3由调节杆13和压力调节簧14及卸压小孔15组成，其上部与水气初级涡旋生成器4下部螺纹连接，通过调节杆13与压力水入口2垂直相通，在水气初级涡旋生成器中部流出； 水气初级涡旋生成器4上部与气水一级涡旋生成器5下部螺纹连接，气水一级涡旋生成器5下部中间位置的水路与水气初级涡旋生成器4上部中间流出的水路端面密封连接形成水路并倾斜30度到达气水一级涡旋生成器5上部的中环部位，同时气水一级涡旋生成器5下部中环位置与水气初级涡旋生成器4上部中环位置就形成了涡旋气路在气水一级涡旋生成器5下部中环位置开一30度的斜孔到达气水一级涡旋生成器5上部的中间位置；气水一级涡旋生成器5上部与气水二级涡旋生成器6下部螺纹连接，气水二级涡旋生成器6下部中间位置的气路与水气一级涡旋生成器5上部中间射出的气路端面密封连接形成气路并垂直到达气水二级涡旋生成器6上部的中间部位，同时气水二级涡旋生成器6下部中环位置与水气一级涡旋生成器5上部中环位置就形成了涡旋水路在气水二级涡旋生成器6下部中环位置开一垂直孔到达气水二级涡旋生成器6上部的中间位置；气水三级涡旋生成器7下部与气水二级涡旋生成器6上部螺纹连接，气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体，气水三级涡旋生成器7上部中间为凸台小孔，气水二级涡旋生成器6上部中环位置来的水涡旋紧贴气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体表面流动，气水二级涡旋生成器6上部中间位置来的气涡旋在气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体中心和中间位置流动；气水喷头器9上部为凸台，气水喷头器9下部中间开有圆环与气水三级涡旋生成器7上部中间凸台相配合，气水喷头器9中心开通孔与气水三级涡旋生成器7上部中间凸台小孔相配合，气水喷嘴10底部开圆环与气水喷头器9上部凸台相配合，气水喷嘴10顶部为气水喷嘴，气水喷嘴10中心为气水通孔，气水喷嘴10中部位锁紧用凸台，气水喷嘴10中部位凸台与气水喷头喷嘴锁紧环8配合，气水喷头喷嘴锁紧环8将气水喷头器9和气水喷嘴10锁紧并与气水三级涡旋生成器7上部螺纹连接。
上述一种水气涡旋生成装置的应用方法，其特征在于：
Ⅰ首先压力空气入口1和压力水入口2上接通压力空气管路11、压力水管路12，使得直径为8毫米的压力水管中的0.1-0.2MPA压力水17经过直径为4毫米的水气初级涡旋生成器4上水路到达气水调控器3换向90度沿调节杆13运行，同时直径为8毫米的压力气管中的0.3-0.65MPA压力气经过直径为4毫米的水气初级涡旋生成器4上气路到达水气初级涡旋生成器4上部中环位置，与中间的水路部分混合，实现水气初级涡旋的生成；水路沿气水一级涡旋生成器5中直径为3毫米的通道继续前行，同时，气路沿气水一级涡旋生成器5中直径为3毫米通道继续前行，在气水二级涡旋生成器6下部中环位置实现产生一级气水涡旋；气水通道分别沿直径3毫米的通道到达二级涡旋生成器6的上部，在气水三级涡旋生成器7下部完成生成气水二级涡旋；从气水三级涡旋生成器7下部开始到气水三级涡旋生成器7上部直径为2.5毫米的通道出口实现气水通路的完全混合，实现生成气水三级涡旋；从气水三级涡旋生成器7上部直径为2.5毫米的通道出口，到气水喷头器9中心直径为2.3毫米的气水通道及切口为2毫米*6毫米的气水喷嘴10，实现水气涡旋的生成；
Ⅱ从压力空气入口1和压力水入口2开始，到气水喷嘴10结束，经逐级水气涡旋生成，实现了量级为2.5毫米到0.0025毫米的不同尺度的水气涡旋；
Ⅲ通过调整气水调控器3上的压力调节簧14可以调定气水涡旋的量级，当运行过程中气体压力或水压力发生波动时，气水调控器3上的调节杆13将发生移动调节水气比例，多余压力通过气水调控器3上的卸压小孔15释放，这样就能保证稳定生成气水涡旋。
本发明一种水气涡旋生成装置及应用方法，其优点在于是一种将液相与气相的两种物理性能截然不同的流体混合生成一种可控的在密度、压力、流速以及流动态等方面与原流体形态截然不同的多相流水气涡旋的装置及应用方法。可以广泛应用于许多工业现场完成传质、传热、传能、加速化学反应的速度、提高化学反应的效率、加速气相中液相和固相的收集、加速液相和固相的聚合、加速液相和固相的分离等工作，在采矿、选矿、原矿粗破碎、细破碎预处理、环保领域、化工领域、作物病虫害防治等生产和加工环节的应用前景及意义非常重大。本发明的装置克服了现有技术中存在噪音大、能耗高、效率低和效果不佳等致命缺陷，尤其在除尘环保领域效果理想的一种简单可靠、不易损坏、能够及时彻底且不导致二次污染的水气涡旋生成装置。
附图说明
图1：一种水气涡旋生成装置组成框图，图中标号分别为：压力空气入口1、压力水入口2、气水调控器3、水气初级涡旋生成器4、气水一级涡旋生成器5、气水二级涡旋生成器6、气水三级涡旋生成器7、气水喷头喷嘴锁紧环8、气水喷头器9、气水喷嘴10、压力空气管路11、压力水管路12、调节杆13、压力调节簧14、卸压小孔15、压力空气16、压力水17。
具体实施方式
实施方式1
该装置由压力空气入口1、压力水入口2、气水调控器3、水气初级涡旋生成器4、气水一级涡旋生成器5、气水二级涡旋生成器6、气水三级涡旋生成器7、气水喷头喷嘴锁紧环8、气水喷头器9、气水喷嘴10、压力空气管路11、压力水管路12、压力空气16和压力水17组成，压力空气16经压力空气管路11通过压力空气入口1的管径进入水气初级涡旋生成器4，该压力空气入口1的入口管径小于压力空气管路11，在入口处且成120度钝角压力空气通道进入后产生压力空气初级涡旋并在水气初级涡旋生成器4上部中环部位射出；压力水17经压力水管路12通过压力水入口2的管径进入水气初级涡旋生成器4，该压力水管路12的入口管径小于压力水管路12而且与气水调控器3上的调节杆13成90度直角，压力水在调节杆13阻挡力共同作用产生沿调节杆13运动的初级压力水水流涡旋，并在水气初级涡旋生成器4中部流出；气水调控器3由调节杆13和压力调节簧14及卸压小孔15组成，其上部与水气初级涡旋生成器4下部螺纹连接，通过调节杆13与压力水入口2垂直相通，在水气初级涡旋生成器4中部流出，正常工作态下压力水能在压力空气管路11产生的气压作用下顺利流过，如果压力空气管路11的气压发生波动将会导致气水调控器3上的调节杆13向下压缩压力调节簧14，使得卸压小孔15改变工作状态，以适应压力空气管路11的气压波动，当压力空气管路11的气压稳定后气水调控器3将进入稳定工作态，使得压力水顺利流过； 水气初级涡旋生成器4上部与气水一级涡旋生成器5下部螺纹连接，气水一级涡旋生成器5下部中间位置的水路与水气初级涡旋生成器4上部中间流出的水路端面密封连接形成水路并倾斜30度到达气水一级涡旋生成器5上部的中环部位，产生一级水路涡旋，同时由于该端面密封不严密及压力空气压力大于水压力导致气水一级涡旋生成器5下部中环位置与水气初级涡旋生成器4上部中环位置就形成了涡旋气路，生成水气初级涡旋；在气水一级涡旋生成器5下部中环位置开一30度的斜孔到达气水一级涡旋生成器5上部的中间位置，导致一级气涡旋产生，由于端面密封不严密，压力气能方便通过断面密封进入水路，导致气水第一次混合产生初级气水涡旋，该气水涡旋随水路运行；气水一级涡旋生成器5上部与气水二级涡旋生成器6下部螺纹连接，气水二级涡旋生成器6下部中间位置的气路与水气一级涡旋生成器5上部中间射出的气路端面密封连接形成气路并垂直到达气水二级涡旋生成器6上部的中间部位，产生二级气路涡旋，同时气水二级涡旋生成器6下部中环位置与水气一级涡旋生成器5上部中环位置就形成了涡旋水路在气水二级涡旋生成器6下部中环位置开一垂直孔到达气水二级涡旋生成器6上部的中间位置，导致二级水涡旋产生，由于端面密封不严密，压力气能方便通过断面密封进入中环水路，导致气水第二次混合产生一级气水涡旋，该气水涡旋随水路运行；气水三级涡旋生成器7下部与气水二级涡旋生成器6上部螺纹连接，气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体，气水三级涡旋生成器7上部中间为凸台小孔，气水二级涡旋生成器6上部中环位置来的水涡旋紧贴气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体表面流动，气水二级涡旋生成器6上部中间位置来的气涡旋在气水三级涡旋生成器7下部为空的圆锥体中心和中间位置流动，导致气水第三次混合产生二级气水涡旋，该气水涡旋随气水三级涡旋生成器7上部中间凸台小孔运行；气水喷头器9上部为凸台，气水喷头器9下部中间开有圆环与气水三级涡旋生成器7上部中间凸台相配合，气水喷头器9中心开通孔与气水三级涡旋生成器7上部中间凸台小孔相配合，气水涡旋通过此小孔使得涡旋进一步生成和稳定，气水喷嘴10底部开圆环与气水喷头器9上部凸台相配合，气水喷嘴10顶部为气水喷嘴，气水喷嘴10中心为气水通孔，气水喷嘴10中部位锁紧用凸台，气水喷嘴10中部位凸台与气水喷头喷嘴锁紧环8配合，气水喷头喷嘴锁紧环8将气水喷头器9和气水喷嘴10锁紧并与气水三级涡旋生成器7上部螺纹连接，通过喷嘴9上的小孔和喷头的共同作用气水涡旋生成最终完成并由此喷出。将压力水和压力空气的能量经过多次气水雾化涡旋生成和调节，在喷嘴出口形成了一种水气涡旋，其W=f(P水压，P气压，K结构，∮密度，V流速)，式中W为涡量，f()为涡量函数，P水压为水的压力，P气压为压力空气值，K结构为装置结构特征函数，∮密度为水气漩涡的密度，V流速为水气涡旋的流速。该水气涡旋对颗粒具有强的捕集效应和沉降效应，以及尺寸效应，使得水气涡旋能反复与颗粒接触，使得固体颗粒能从流体中逸出，实现快速沉降；水气涡旋不断扩散，其中空气和水气也不断逸出，涡旋不断变小，涡旋不断凝结，直至消失。具体的应用步骤为：
Ⅰ首先压力空气入口1和压力水入口2上接通压力空气管路11、压力水管路12，使得直径为8毫米的压力水管中的0.1-0.2MPA压力水17经过直径为4毫米的水气初级涡旋生成器4上水路到达气水调控器3换向90度沿调节杆13运行，同时直径为8毫米的压力气管中的0.3-0.65MPA压力气16经过直径为4毫米的水气初级涡旋生成器4上气路到达水气初级涡旋生成器4上部中环位置，与中间的水路部分混合，实现水气初级涡旋的生成；水路沿气水一级涡旋生成器5中直径为3毫米的通道继续前行，同时，气路沿气水一级涡旋生成器5中直径为3毫米通道继续前行，在气水二级涡旋生成器6下部中环位置实现产生一级气水涡旋；气水通道分别沿直径3毫米的通道到达二级涡旋生成器6的上部，在气水三级涡旋生成器7下部完成生成气水二级涡旋；从气水三级涡旋生成器7下部开始到气水三级涡旋生成器7上部直径为2.5毫米的通道出口实现气水通路的完全混合，实现生成气水三级涡旋；从气水三级涡旋生成器7上部直径为2.5毫米的通道出口，到气水喷头器9中心直径为2.3毫米的气水通道及切口为2毫米*6毫米的气水喷嘴10，实现水气涡旋的生成；
Ⅱ从压力空气入口1和压力水入口2开始，到气水喷嘴10结束，经逐级水气涡旋生成，实现了量级为2.5毫米到0.0025毫米的不同尺度的水气涡旋；
Ⅲ通过调整气水调控器3上的压力调节簧14可以调定气水涡旋的量级，当运行过程中气体压力或水压力发生波动时，气水调控器3上的调节杆13将发生移动调节水气比例，多余压力通过气水调控器3上的卸压小孔15释放，这样就能保证稳定生成气水涡旋。
实施方式2 0.15-0.2MPA压力水17经过直径为4毫米的水气初级涡旋生成器4，同时直径为8毫米的压力气管中的0.4-0.65MPA压力气16,其它同实施方式1 。
实施方式3 0.18-0.2MPA压力水17，同时直径为8毫米的压力气管中的0.5-0.65MPA压力气16,其它同实施方式1 。
实施方式4 0.19-0.2MPA压力水17，同时直径为8毫米的压力气管中的0.60-0.65MPA压力气16,其它同实施方式1 。

Claims (2)

1.一种水气涡旋生成装置，其特征在于是一种将液相与气相两种物理性能截然不同的流体混合生成一种可控的在密度、压力、流速以及流动态方面与原流体形态截然不同的多相流水气涡旋的装置，该装置由压力空气入口（1）、压力水入口（2）、气水调控器（3）、水气初级涡旋生成器（4）、气水一级涡旋生成器（5）、气水二级涡旋生成器（6）、气水三级涡旋生成器（7）、气水喷头喷嘴锁紧环（8）、气水喷头器（9）、气水喷嘴（10）、压力空气管路（11）、压力水管路（12）、压力空气（16）和压力水（17）组成，压力空气（16）经压力空气管路（11）通过压力空气入口（1）的管径进入水气初级涡旋生成器（4），该压力空气入口（1）的入口管径小于压力空气管路（11），在入口处该压力空气流向与压力空气入口方向成120度钝角, 压力空气（16）通过压力空气通道进入后并在水气初级涡旋生成器（4）上部中环部位射出；压力水（17）进入压力水管路（12)通过压力水入口(2)的管径进入水气初级涡旋生成器(4)，压力水（17）经压力水管路(12)到达压力水入口（2），压力水入口（2）入口管径小于压力水管路(12)而且与气水调控器(3)上的调节杆(13)成90度直角；气水调控器(3)由调节杆(13)和压力调节簧(14)及卸压小孔(15)组成，其上部与水气初级涡旋生成器(4)下部螺纹连接，通过调节杆(13)与压力水入口(2)垂直相通，在水气初级涡旋生成器中部流出； 水气初级涡旋生成器(4)上部与气水一级涡旋生成器(5)下部螺纹连接，气水一级涡旋生成器(5)下部中间位置的水路与水气初级涡旋生成器(4)上部中间流出的水路端面密封连接形成水路并倾斜30度到达气水一级涡旋生成器(5)上部的中环部位，同时气水一级涡旋生成器(5)下部中环位置与水气初级涡旋生成器(4)上部中环位置就形成了涡旋气路，在气水一级涡旋生成器(5)下部中环位置开一30度的斜孔到达气水一级涡旋生成器(5)上部的中间位置；气水一级涡旋生成器(5)上部与气水二级涡旋生成器(6)下部螺纹连接，气水二级涡旋生成器(6)下部中间位置的气路与水气一级涡旋生成器(5)上部中间射出的气路端面密封连接形成气路并垂直到达气水二级涡旋生成器(6)上部的中间部位，同时气水二级涡旋生成器(6)下部中环位置与水气一级涡旋生成器(5)上部中环位置就形成了涡旋水路，在气水二级涡旋生成器(6)下部中环位置开一垂直孔到达气水二级涡旋生成器（6）上部的中间位置；气水三级涡旋生成器(7)下部与气水二级涡旋生成器(6)上部螺纹连接，气水三级涡旋生成器(7)下部为空的圆锥体，气水三级涡旋生成器(7)上部中间为凸台小孔，气水二级涡旋生成器(6)上部中环位置来的水涡旋紧贴气水三级涡旋生成器(7)下部为空的圆锥体表面流动，气水二级涡旋生成器(6)上部中间位置来的气涡旋在气水三级涡旋生成器(7)下部为空的圆锥体中心和中间位置流动；气水喷头器(9)上部为凸台，气水喷头器(9)下部中间开有圆环与气水三级涡旋生成器(7)上部中间凸台相配合，气水喷头器(9)中心开通孔与气水三级涡旋生成器(7)上部中间凸台小孔相配合，气水喷嘴(10)底部开圆环与气水喷头器(9)上部凸台相配合，气水喷嘴(10)顶部为气水喷嘴出口，气水喷嘴(10)中心为气水通孔，气水喷嘴(10)中部为锁紧用凸台，气水喷嘴(10)中部凸台与气水喷头喷嘴锁紧环(8)配合，气水喷头喷嘴锁紧环(8)将气水喷头器(9)和气水喷嘴(10)锁紧并与气水三级涡旋生成器(7)上部螺纹连接。
2.一种水气涡旋生成装置的应用方法，其特征在于：
Ⅰ首先压力空气入口(1)和压力水入口(2)上接通压力空气管路11、压力水管路(12)，使得直径为12-6毫米的压力水管中的0.1-0.2MPA压力水经过直径为6-2毫米的水气初级涡旋生成器(4)上水路到达气水调控器(3)换向90度沿调节杆(13)运行，同时直径为12-6毫米的压力气管中的0.3-0.65MPA压力气经过直径为6-2毫米的水气初级涡旋生成器(4)上气路到达水气初级涡旋生成器(4)上部中环位置，与中间的水路部分混合，实现水气初级涡旋的生成；水路沿气水一级涡旋生成器(5)中直径为2-5毫米的通道继续前行，同时，气路沿气水一级涡旋生成器(5)中直径为2-5毫米通道继续前行，在气水二级涡旋生成器(6)下部中环位置实现产生一级气水涡旋；气水通道分别沿直径2-5毫米的通道到达二级涡旋生成器(6)的上部，在气水三级涡旋生成器(7)下部完成生成气水二级涡旋；从气水三级涡旋生成器(7)下部开始到气水三级涡旋生成器(7)上部直径为1.5-2.8毫米的通道出口实现气水通路的完全混合，实现生成气水三级涡旋；从气水三级涡旋生成器(7)上部直径为1.5-2.8毫米的通道出口，到气水喷头器(9)中心直径为2-2.5毫米的气水通道及切口为2毫米*6毫米-1.5毫米*4毫米的气水喷嘴(10)，实现水气涡旋的生成；
Ⅱ从压力空气入口(1)和压力水入口(2)开始，到气水喷嘴(10)结束，经逐级水气涡旋生成，实现了量级为2.5毫米到0.0025毫米的不同尺度的水气涡旋；
Ⅲ调整气水调控器(3)上的压力调节簧(14)调定气水涡旋的量级，当运行过程中气体压力或水压力发生波动时，气水调控器(3)上的调节杆(13)将发生移动调节水气比例，多余压力通过气水调控器(3)上的卸压小孔(15)释放，保证稳定生成气水涡旋。
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