CN110433676A - 一种超重力微气泡发生装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气液两相混合装置技术领域，具体是一种超重力微气泡发生装置及使用方法。包括转鼓、填料、转轴、电机和折流型机壳，转鼓空心圆环型的内腔内装有填料，转轴设在转鼓的中心且穿过壳体并与电机相连，转鼓设置在折流型机壳内，折流型机壳上设置有进液管、气体出口、进气管和微气泡液出口，进液管与转鼓内腔的中央连接，且进液管中下端布有喷射孔；气体出口设在折流型机壳的上部，管道呈S曲线型，气体出口与折流型机壳连接处设有除沫器；进气管沿折流型机壳周向分布有若干根，每根进气管端头连接垂直向下的气体破碎件，微气泡液出口设置在折流型机壳底部。

Description

一种超重力微气泡发生装置及使用方法
技术领域
本发明涉及气液两相混合装置技术领域，具体是一种超重力微气泡发生装置及使用方法。
背景技术
微气泡是指气泡发生时产生直径在几微米到几百微米范围内的气泡。相较于普通气泡，微气泡表面能高、停留时间长、气液传质率高并能自发产生自由基，具有增氧、净水、杀菌、洗涤、去污、消毒等功效，可广泛应用于水体增氧、健康医疗器械、气浮净水、生物制药、土壤消毒、污水处理等领域中。
目前，微气泡发生技术主要有五种：超声波、细孔、气液二相流体混合、加压减压和超高速旋回方式。如公开号为CN104803467A的发明专利公开了一种微纳米气泡发生装置，包括臭氧发生器和发泡器，所述发泡器包括进口端、出口端、动力输出装置和旋转搅拌装置。该发明改善了传统微气泡发生装置需要较高水压的问题，但是操作繁琐，设备结构复杂。又如公开号为CN105032223A的中国专利公开的一种微气泡装置，该装置包括溶气罐，溶气罐上设有一通过主轴能相对于溶气罐上下旋转的水龙头，并在水龙头出水口处装有起泡器。该发明结构简单，操作方便，但是难以实现大规模高效制造所需微气泡。
微气泡产生的关键是气液混合效果以及水分子切割破坏程度，这将直接关系到气液接触面积和气含率，具体反映在气泡直径和气泡数量两大关键指标，在一定程度上决定了微气泡发生器的性能和效率。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种超重力微气泡发生装置及使用方法。
本发明采取以下技术方案：一种超重力微气泡发生装置，包括转鼓、填料、转轴、电机和折流型机壳，转鼓空心圆环型的内腔内装有填料，转轴设在转鼓的中心且穿过壳体并与电机相连，转鼓设置在折流型机壳内，折流型机壳上设置有进液管、气体出口、进气管和微气泡液出口，进液管与转鼓内腔的中央连接，且进液管中下端布有喷射孔；气体出口设在折流型机壳的上部，管道呈S曲线型，气体出口与折流型机壳连接处设有除沫器；进气管沿折流型机壳周向分布有若干根，每根进气管端头连接垂直向下的气体破碎件，微气泡液出口设置在折流型机壳底部。
进一步的，气体破碎件位于进气管与折流型机壳连接端头，气体破碎件与进气管方向垂直向下，气体破碎件为回转体状，由3~5层环形结构构成宝塔型，且直径小的一端指向折流型机壳内。
进一步的，环形结构表面均匀分布孔洞，孔洞可为平面型和立体型，且孔洞横截面可为三角形、圆形、矩形或弓形，其中孔洞总横截面积等于进气管横截面积。气体由进气管经气体破碎件进入装置内部，使“整块”气体被表面孔洞切割分散成若干小气流后进入高速旋转的填料，提高气体湍动程度的同时增大了气液接触面积和表面更新频率，使气液两相混合更为快速均匀。
进一步的，折流型机壳的上下两端为平滑面，折流型机壳的周向呈锯齿状，锯齿夹角大于30°小于120°。在离心力的作用下，混合物由填料甩出至壳壁，沿折流型机壳呈折线形轨迹流下，相比于传统的直线型机壳，该设计延长了物料的停留时间，使气液两相混合更均匀，最终产生大量且均匀的微气泡。
进一步的，进气管沿壳体周向均匀分布，进气管个数为2~6根管。
进一步的，填料是金属丝网、耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
进一步的，除沫器采用不锈钢、塑料、玻璃钢中的一种制成，除沫器可以是丝网除沫器或导流式除沫器。
一种超重力微气泡发生装置的使用方法，液体经过加压后从进液管进入由喷射孔喷出，同时气体从气体进口进入，经过气体破碎件使“大块”气流初步分散后，进入填料，在高速运转的填料中，液体由于受到巨大的剪切力被撕扯成极薄的液丝、液滴、液膜，并与气体接触混合，在此期间，表面迅速更新，产生巨大的相间接触面积，大大强化气液两相的传质过程，产生丰富均匀的微气泡液。随后微气泡液被甩到折流型壳壁上，沿壁流下，气体则经过除雾器由气体出口排出，夹带的泡沫被除雾器拦截，气泡爆破，爆破后的液滴在聚集成大液滴后低落回到机壳内部，最终产生的微气泡液汇于出口排出。
气流是单组份气体或两个组分以上的多组分混合气体；所述液流是单组分液体或含两种组分以上的混合液体。
与现有技术相比，本发明提供的超重力微气泡发生装置，通过设置气体破碎件，对“整块”气体进行初步分散，同时利用高速旋转的填料，增大气液接触面积和表面更新频率，另外，折流型机壳和出气管的设置，延长了物料的停留时间，使气液两相混合更均匀，最终产生大量且均匀的微气泡，由于该发明装置处理量大，可实现大规模生产。
附图说明
图1是超重力微气泡发生装置结构示意图；
图2是超重力微气泡发生装置主视示意图；
图3是图2中沿A-A线的剖视示意图；
图4是超重力微气泡发生装置中除沫器示意图；
图5是超重力微气泡发生装置中气体破碎件示意图；
图6是用本发明装置生产微气泡液体燃料的工艺流程图。
其中，1-进液管；2-气体出口；3-除沫器；4-折流型机壳；5-气体破碎件；6-气体进口；7-微气泡液出口；8-电机；9-转轴；10-转鼓；11-填料；12-液体分布器；13-气罐；14-气体流量计；15-超重力微气泡发生装置；16-产品槽；17-液体流量计；18-阀门；19-离心泵；20-储液槽。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
超重力微气泡发生装置，包括转鼓10、填料11、转轴9、电机8和折流型机壳4，所述填料11装在转鼓10空心圆环型的内腔内，转轴9设在转鼓10的中心且穿过壳体并与电机8相连，其中：它还包括进液管1、气体出口2、进气管6和微气泡液出口7；其中进液管1安装在转鼓内腔的中央，且进液管1中下端布有喷射孔12；气体出口2设在机壳的上部，管道呈S曲线型，与机壳连接处设有除沫器3；多根进气管沿机壳周向分布，且每根进气管端头连接垂直向下的气体破碎件5。
折流型机壳4的上下两端为平滑面，周向呈锯齿状，锯齿夹角大于30°小于120°。
除沫器3可采用不锈钢、塑料、玻璃钢等材质制成，可以是丝网除沫器或导流式除沫器。
进气管6沿壳体周向均匀分布，进气管个数为2~6根管。
气体破碎件5位于进气管与壳体连接端头，并与进气管方向垂直向下，气体破碎件为回转体状，由3~5层环形结构构成宝塔型，且小端指向所述机壳内。
环形结构表面均匀分布孔洞，孔洞可为平面型和立体型，且孔洞横截面可为三角形、圆形、矩形或弓形，孔洞总横截面积等于进气管横截面积。
填料11是金属丝网、耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
使用上述超重力微气泡发生装置的方法是：液体经过加压后从进液管1进入由喷射孔12喷出，同时气体从气体进口6进入，经过气体破碎件5使“大块”气流初步分散后，进入填料层，在高速运转的填料11中，液体由于受到巨大的剪切力被撕扯成极薄的液丝、液滴、液膜，并与气体接触混合，在此期间，表面迅速更新，产生巨大的相间接触面积，大大强化气液两相的传质过程，产生丰富均匀的微气泡液。随后微气泡液被甩到折流型壳壁4上，沿壁流下，气体则经过除雾器3由气体出口2排出，夹带的泡沫被除雾器3拦截，气泡爆破，爆破后的液滴在聚集成大液滴后低落回到机壳内部，最终产生的微气泡液汇于出口7排出。
上述气流是单组份气体或两个组分以上的多组分混合气体；上述液流是单组分液体或含两种组分以上的混合液体。
如图6所示，使用本发明超重力微气泡发生装置制备微气泡液体燃料的方法是：在液体燃料中添加增氧添加剂并搅拌均匀，增氧剂为表面活性剂，增氧添加剂与液体燃料的质量比为1:1000。将含有增氧添加剂的液体燃料加入储液槽20中，经泵19从进液管1进入由喷射孔12喷出，同时氧气13由气体进口6进入，经过气体破碎件5使“大块”气流初步分散后，进入填料层，气液比可在0.1~10调节。在0~1600r/min范围内调节转速，使混合物在高速运转的填料11中，由于受到巨大的剪切力被撕扯成极薄的液丝、液滴、液膜，并与气体接触混合，产生丰富均匀的微气泡液体燃料。随后微气泡液体燃料被甩到折流型壳壁4上，沿壁流下，气体则经过除雾器3由气体出口2排出，夹带的泡沫被除雾器3拦截，气泡爆破，爆破后的液滴在聚集成大液滴后低落回到机壳内部，最终产生的微气泡液体燃料汇于出口7排出至产品槽16，获得气泡粒径为10~50μm的微气泡液体燃料。

Claims (10)

1.一种超重力微气泡发生装置，其特征在于：包括转鼓（10）、填料（11）、转轴（9）、电机（8）和折流型机壳（4），转鼓（10）空心圆环型的内腔内装有填料（11），转轴（9）设在转鼓（10）的中心且穿过壳体并与电机（8）相连，转鼓（10）设置在折流型机壳（4）内，折流型机壳（4）上设置有进液管（1）、气体出口（2）、进气管（6）和微气泡液出口（7），进液管（1）与转鼓内腔的中央连接，且进液管（1）中下端布有喷射孔（12）；气体出口（2）设在折流型机壳（4）的上部，管道呈S曲线型，气体出口（2）与折流型机壳（4）连接处设有除沫器（3）；进气管（6）沿折流型机壳（4）周向分布有若干根，每根进气管端头连接垂直向下的气体破碎件（5），微气泡液出口（7）设置在折流型机壳（4）底部。
2.根据权利要求1所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述的气体破碎件（5）位于进气管（6）与折流型机壳（4）连接端头，气体破碎件（5）与进气管（6）方向垂直向下，气体破碎件（5）为回转体状，由3~5层环形结构构成宝塔型，且直径小的一端指向折流型机壳（4）内。
3.根据权利要求2所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述环形结构表面均匀分布孔洞，孔洞可为平面型和立体型，且孔洞横截面可为三角形、圆形、矩形或弓形，其中孔洞总横截面积等于进气管横截面积。
4.根据权利要求3所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述的折流型机壳（4）的上下两端为平滑面，折流型机壳（4）的周向呈锯齿状，锯齿夹角大于30°小于120°。
5.根据权利要求4所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述进气管（6）沿壳体周向均匀分布，进气管（6）个数为2~6根管。
6.根据权利要求5所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述的填料（11）是金属丝网、耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的超重力微气泡发生装置，其特征在于：所述的除沫器采用不锈钢、塑料、玻璃钢中的一种制成，除沫器可以是丝网除沫器或导流式除沫器。
8.一种如权利要求7所述的超重力微气泡发生装置的使用方法，其特征在于：液体经过加压后从进液管进入由喷射孔喷出，同时气体从气体进口进入，经过气体破碎件使“大块”气流初步分散后，进入填料，在高速运转的填料中，液体由于受到巨大的剪切力被撕扯成极薄的液丝、液滴、液膜，并与气体接触混合，在此期间，表面迅速更新，产生巨大的相间接触面积，大大强化气液两相的传质过程，产生丰富均匀的微气泡液。
9.随后微气泡液被甩到折流型壳壁上，沿壁流下，气体则经过除雾器由气体出口排出，夹带的泡沫被除雾器拦截，气泡爆破，爆破后的液滴在聚集成大液滴后低落回到机壳内部，最终产生的微气泡液汇于出口排出。
10.根据权利要求8所述的一种超重力微气泡发生装置的使用方法，其特征在于：所述气流是单组份气体或两个组分以上的多组分混合气体；所述液流是单组分液体或含两种组分以上的混合液体。
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