CN109502780B - 一种多级旋流微气泡释放器和溶气释放系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多级旋流微气泡释放器和溶气释放系统。多级旋流微气泡释放器包括：由内向外依次嵌套设置的多个旋流腔，多个旋流腔由外向内首末依次连通，且多个旋流腔的内宽由外向内依次减小；其中，位于最外侧的旋流腔的首端设置有进液口，进液口的轴线与位于最外侧的旋流腔的轴线异面。旋流腔的进口为首端、出口为末端，任意相邻两旋流腔中，位于外侧旋流腔的出口与位于内侧旋流腔的进口位于同一端并连通。溶气水在最外侧的旋流腔内呈旋转状态输送，在传输过程中压能降低转化成动能，更多气体被释放出来，形成富含大量粒径为微米级气泡的气泡水，自最内侧的旋流腔的出液口喷出后气体可以更多地溶解于水体中，可提升水体溶氧率。

Description

一种多级旋流微气泡释放器和溶气释放系统
技术领域
本文涉及环境设备技术领域，尤指一种多级旋流微气泡释放器和一种溶气释放系统。
背景技术
对于水环境，河道黑臭是目前面临的主要问题，水体供氧和耗氧失衡是引起水体发生黑臭的主要原因之一，所以水体曝气被认为是治理河道污染的一种措施。曝气效果的好坏与曝气装置产生的气泡大小有很大关系，气泡的大小会影响氧的传质效率。
微纳米气泡产生方法主要有电解法，超声空化法，分散空气法，溶气释气法，而适合用于水体曝气的方法主要是分散空气法与溶气释气法，其中溶气释气法，较分散空气法相比，设备要求低，能耗较低，能产生大量均匀微纳米气泡。采用溶气释气法的设备主要由两部分组成：即压力溶气系统(在一定压力下尽可能多地将空气溶于水中)、溶气释放系统(通过消能、减压、使溶入水中的气体以微气泡的形式释放出来)。
溶气释放器是溶气释放系统最主要代表，也是系统中的关键装置。压力溶气水只有通过溶气释放器降压消能后，才能释放出大量的微细气泡，释放器性能的好坏，涉及到气泡释放量的多少、气泡的微细度，它直接影响净水的效果及电能的消耗。现有的溶气释放器，产生的气泡粒径不均匀，出口水流速度快，对水体冲击大，难以产生微纳米级的细小气泡，且溶氧率低。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少之一，本文提供了一种多级旋流微气泡释放器，可以提升溶氧率。
本文还提供了一种溶气释放系统。
本发明实施例提供的多级旋流微气泡释放器，包括：由内向外依次嵌套设置的多个旋流腔，多个所述旋流腔由外向内首末依次连通，且多个所述旋流腔的内宽由外向内依次减小；其中，位于最外侧的所述旋流腔的首端设置有进液口，所述进液口的轴线与位于最外侧的所述旋流腔的轴线异面。
可选地，位于最内侧的所述旋流腔的末端设置有出液口，且所述出液口的口径渐阔。
可选地，位于最外侧的所述旋流腔的内宽不大于10mm。
可选地，所述进液口相切于位于最外侧的所述旋流腔的首端侧壁上。
可选地，多个所述旋流腔包括由外向内依次设置的环形的外旋流腔、环形的中旋流腔和柱形的内旋流腔。
可选地，所述外旋流腔的内宽A为4～6mm，所述中旋流腔的内宽B为2～4mm，所述内旋流腔的内宽C为1～2mm。
可选地，所述外旋流腔与所述中旋流腔之间的第一连通口的内宽为D，且B≤D≤A，所述中旋流腔与所述内旋流腔之间的第二连通口的内宽为E，且C≤E≤B。
可选地，所述中旋流腔的末端临近所述进液口，所述内旋流腔的首端临近所述进液口、末端远离所述进液口。
可选地，所述出液口的渐阔角度为20～40度。
本发明提供的溶气释放系统，包括上述任一实施例所述的多级旋流微气泡释放器。
与现有技术相比，本发明提供的多级旋流微气泡释放器，多个旋流腔由外向内首末依次连通，且多个旋流腔的内宽由外向内依次减小，位于最外侧的旋流腔的首端设置有进液口，溶气水通过进液口进入位于最外侧的旋流腔，由于进液口的轴线与位于最外侧的旋流腔的轴线异面，这样溶气水在最外侧的旋流腔内呈旋转状态输送，在传输过程中压能降低转化成动能，更多气体被释放出来，形成富含大量粒径为微米级气泡的气泡水，自最内侧的旋流腔喷出后气体可以更多地溶解于水体中，可提升水体溶氧率。
本文的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本文而了解。本文的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。
图1为本发明一个实施例所述的多级旋流微气泡释放器的剖视结构示意图。
其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1外旋流腔，11进液口，2中旋流腔，3内旋流腔，31出液口，4第一连通口，5第二连通口。
具体实施方式
为使本文的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本文的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本文，但是，本文还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本文的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明实施例提供的多级旋流微气泡释放器，如图1所示，包括：由内向外依次嵌套设置的多个旋流腔，多个旋流腔由外向内首末依次连通，且多个旋流腔的内宽由外向内依次减小；其中，位于最外侧的旋流腔的首端设置有进液口11，进液口11的轴线与位于最外侧的旋流腔的轴线异面。旋流腔的进口为首端、出口为末端，任意相邻两旋流腔中，位于外侧旋流腔的出口与位于内侧旋流腔的进口位于同一端并连通。
该多级旋流微气泡释放器，多个旋流腔由外向内首末依次连通，且多个旋流腔的内宽由外向内依次减小，位于最外侧的旋流腔的首端设置有进液口11，溶气水通过进液口11进入位于最外侧的旋流腔，由于进液口11的轴线与位于最外侧的旋流腔的轴线异面，这样溶气水在最外侧的旋流腔内呈旋转状态输送，在传输过程中压能降低转化成动能，更多气体被释放出来，形成富含大量粒径为微米级气泡的气泡水，自最内侧的旋流腔的出液口31喷出后气体可以更多地溶解于水体中，可提升水体溶氧率。
其中，如图1所示，位于最内侧的旋流腔的末端设置有出液口31，且出液口31的口径渐阔(对释放出的气泡有二次缩减粒径的作用，还可以降低出水流速)，气泡水到达出液口31，出液口31口径突然扩大，气泡水流速减缓，压能增大，将气泡水中的大粒径气泡压碎为小粒径气泡，最后喷出，小粒径气泡更容易溶解于水体中。
进一步地，如图1所示，进液口11的口径大于位于最外侧的旋流腔的内宽，溶气水自进液口11进入位于最外侧的旋流腔内，位于最外侧的旋流腔的内宽相较于进液口11的口径骤然减小，使得溶气水的流速骤然增加、压能降低，有利于更多气体被释放出来。
再进一步地，多个旋流腔可以为两个、三个、四个或五个等，位于最外侧的旋流腔的内宽设置为不大于10mm，此结构更容易均匀且大量的将溶气水中气体以微纳米气泡的状态析出，析出的气泡粒径一般不大于100μm。由于微纳米气泡具有很强的滞留性，能够提供更加充足的氧气，在丰富好氧微生物的条件下，它能有效消除有机物污染和黑臭。同时可提高水生动物的生存环境，还能抑制藻类生长。
具体地，如图1所示，进液口11相切于位于最外侧的旋流腔的首端侧壁上，溶气水在最外侧的旋流腔内更好地呈旋转状态输送，溶气水的流速更高。
在一示例性实施例中，如图1所示，多个旋流腔包括由外向内依次设置的圆环形的外旋流腔1、圆环形的中旋流腔2和圆柱形的内旋流腔3，中旋流腔2的末端临近进液口11、手段临近出液口31，内旋流腔3的首端临近进液口11、末端远离进液口11。外旋流腔1的内宽A为4～6mm(外旋流腔1两侧壁半径之差)，中旋流腔2的内宽B为2～4mm(中旋流腔2两侧壁半径之差)，内旋流腔3的内宽C为1～2mm(内旋流腔3两侧壁半径之差)，出液口31的渐阔角度为20～40度。外旋流腔1与中旋流腔2之间的第一连通口4的内宽为D，且B≤D≤A，中旋流腔2与内旋流腔3之间的第二连通口5的内宽为E，且C≤E≤B。
气液混合泵或压力溶气装置产生的溶气水通过进液口11首先经过外旋流腔1，因为切向进溶气水，水会在外旋流腔1内呈旋转态，同时外旋流腔1较之进液口11横截断面突然收缩，两方面因素导致溶气水的流速骤然增加，溶气水的压能降低转化成动能，之后溶气水进入第一连通口4，经与第一连通口4的口壁撞击紊流加剧，压能继续降低，更多气体被释放出来，同时强制溶气水流向改变，进入中旋流腔2，横截断面再收缩，溶气水流速进一步加快，压能持续转化为动能，然后，溶气水经第二连通口5，进入内旋流腔3，此时溶气水已经成为富含大量粒径为微米级气泡的气泡水，气泡水到达出液口31，出液口31横断面积突然扩大，气泡水流速减缓，压能增大，将气泡水中的大粒径气泡压碎为小粒径气泡，最后流出，小粒径气泡更容易溶于水体中。小粒径气泡的粒径在30～60μm。
本发明提供的溶气释放系统(图中未示出)，包括上述任一实施例所述的多级旋流微气泡释放器。
本发明提供的溶气释放系统，具备上述任一实施例所述的全部优点，在此不再赘述。
综上所述，本发明提供的多级旋流微气泡释放器，多个旋流腔由外向内首末依次连通，且多个旋流腔的内宽由外向内依次减小，位于最外侧的旋流腔的首端设置有进液口，溶气水通过进液口进入位于最外侧的旋流腔，由于进液口的轴线与位于最外侧的旋流腔的轴线异面，这样溶气水在最外侧的旋流腔内呈旋转状态输送，在传输过程中压能降低转化成动能，更多气体被释放出来，形成富含大量粒径为微米级气泡的气泡水，自最内侧的旋流腔喷出后气体可以更多地溶解于水体中，可提升水体溶氧率。
在本文的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本文的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多级旋流微气泡释放器，其特征在于，包括：
由内向外依次嵌套设置的多个旋流腔，多个所述旋流腔由外向内首末依次连通，且多个所述旋流腔的内宽由外向内依次减小；
其中，位于最外侧的所述旋流腔的首端设置有进液口，所述进液口的轴线与位于最外侧的所述旋流腔的轴线异面。
2.根据权利要求1所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，位于最内侧的所述旋流腔的末端设置有出液口，且所述出液口的口径渐阔。
3.根据权利要求1所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，位于最外侧的所述旋流腔的内宽不大于10mm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，所述进液口相切于位于最外侧的所述旋流腔的首端侧壁上。
5.根据权利要求4所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，多个所述旋流腔包括由外向内依次设置的环形的外旋流腔、环形的中旋流腔和柱形的内旋流腔。
6.根据权利要求5所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，所述外旋流腔的内宽A为4～6mm，所述中旋流腔的内宽B为2～4mm，所述内旋流腔的内宽C为1～2mm。
7.根据权利要求6所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，所述外旋流腔与所述中旋流腔之间的第一连通口的内宽为D，且B≤D≤A，所述中旋流腔与所述内旋流腔之间的第二连通口的内宽为E，且C≤E≤B。
8.根据权利要求5所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，所述中旋流腔的末端临近所述进液口，所述内旋流腔的首端临近所述进液口、末端远离所述进液口。
9.根据权利要求2所述的多级旋流微气泡释放器，其特征在于，所述出液口的渐阔角度为20～40度。
10.一种溶气释放系统，其特征在于，包括有如权利要求1至9中任一项所述的多级旋流微气泡释放器。
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