CN110898698B - 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器 - Google Patents

一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN110898698B
CN110898698B CN201811081866.4A CN201811081866A CN110898698B CN 110898698 B CN110898698 B CN 110898698B CN 201811081866 A CN201811081866 A CN 201811081866A CN 110898698 B CN110898698 B CN 110898698B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
gas
nozzle
inlet pipe
microbubble generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811081866.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110898698A (zh
Inventor
黄正梁
帅云
李蒙
蒋燕
杨遥
韩春晓
孙婧元
马炯
王靖岱
阳永荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU, Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201811081866.4A priority Critical patent/CN110898698B/zh
Publication of CN110898698A publication Critical patent/CN110898698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110898698B publication Critical patent/CN110898698B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23—Mixing by intersecting jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2321—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by moving liquid and gas in counter current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/235—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids for making foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/28—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams characterised by the specific design of the jet injector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles

Abstract

本发明公开了一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器，微气泡发生器包括气体喷洒构件和液体喷洒构件，气体喷洒构件包括进气管以及设置在进气管上的气体喷嘴，液体喷洒构件包括进液管以及设置在进液管上的液体喷嘴，所述气体喷嘴和液体喷嘴相向设置并成对出现。本发明提供的微气泡发生器利用高速液体射流的剪切作用使气泡发生多次破碎并产生大量微气泡，使用高速液体射流的冲击作用增强气泡的分散，保证了气液混合效果。

Description

一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，涉及一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器。
背景技术
微气泡具有比表面积大、化学携载作用强的特点，是强化传质中的重要手段，已被广泛应用于石油化工领域的气液两相之间热交换和质量传递过程。目前微气泡发生的方法主要有加压溶气析出气泡、引气制造气泡和电解析出气泡等。
加压溶气式装置是利用水泵提供有一定压力的循环水流至压力溶气罐中，在压力溶气罐内形成高压气水混合状态使气体过饱和溶解，之后通过释放器突然减压使气体以微气泡的形式从水中析出。这类装置目前主要应用在气浮技术中，对其研究集中在溶气罐效率提高、简化操作、降低制造成本等方面。
引气制造气泡法可分为3种：压缩气体通过扩散板法、机械力高速剪切气体法、引射流分散气体法。压缩气体通过扩散板法是将加压气体通过特制扩散板上的微孔进入液相中，气体在微孔的切割作用下形成微气泡。扩散板装置相对简单，但微孔部件由于孔径很小，制造加工要求较高且容易堵塞。机械力高速剪切装置使用高速旋转的叶轮，由叶轮旋转产生的剪切作用将液体中较大的气泡分割成微气泡。虽然这类装置产生的气泡数量较多，但气泡尺寸的离散程度较大且装置能耗较高。引射流分散气体法是由气体压缩机注入或自吸入气体后形成气液混合高速射流，依靠气液间乱流紊动产生微气泡。这类方法虽然产生的气泡尺寸较小，但是对装置流道设计和制造要求高。
电解析出气泡法通过在水中通电，分别在正负极产生微气泡。这种方式产生的气泡尺寸小且气泡尺寸的可控性好，但是存在气泡数量较少、电极消耗、能耗较高等缺点。
综上所述，现有的微气泡发生装置存在着制造难度大、能耗或维护费用高等缺点。因此，有必要对微气泡发生装置进行简化设计，降低制造难度和能耗，使其更具备实用性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微气泡发生器，其利用高速液体射流的剪切作用使气泡发生多次破碎并产生大量微气泡，使用高速液体射流的冲击作用增强气泡的分散，保证了气液混合效果。
根据本发明的一个方面，提供了一种微气泡发生器，其包括气体喷洒构件和液体喷洒构件，气体喷洒构件包括进气管以及设置在进气管上的气体喷嘴，液体喷洒构件包括进液管以及设置在进液管上的液体喷嘴，所述气体喷嘴和液体喷嘴相向设置并成对出现。
本发明中，“微气泡”是指气泡的直径在1mm以下的气泡。
本发明中，“相向设置”是指气体喷嘴和液体喷嘴的中轴线在一条直线上，气体喷嘴和液体喷嘴的出口相对，以保证气体和液体逆流接触。“成对出现”是指当存在一个气体喷嘴时，必然同时存在一个液体喷嘴，也就是说在所述微气泡发生器中，气体喷嘴和液体喷嘴的数量是相同的。
根据本发明的优选实施方式，所述气体喷嘴与液体喷嘴之间的距离为5-100mm，优选为10-30mm。
根据本发明的优选实施方式，所述液体喷嘴的出口的面积不小于气体喷嘴的出口的面积。
根据本发明的优选实施方式，所述进气管和进液管可以选自环状、棒状、盘状和树枝状中的一种或多种，其中环状包括圆环状、椭圆环状和多边环状中的一种或多种。
根据本发明的优选实施方式，所述气体喷嘴至少为两个，优选4-400个，所述液体喷嘴至少为两个，优选4-400个。一般气体喷嘴和液体喷嘴个数会随着反应器直径的增大而增加。
根据本发明的优选实施方式，当所述气体喷嘴为3个以上时，气体喷嘴在进气管上均匀分布，本领域技术人员可以理解，由于本申请中液体喷嘴与气体喷嘴是相向设置且成对出现，此时，液体喷嘴同样在进液管上均匀分布。
根据本发明的优选实施方式，所述液体喷嘴的位置不低于气体喷嘴的位置。所述液体喷嘴可以在气体喷嘴之上，或液体喷嘴与气体喷嘴在同一水平面上。
根据本发明的一个优选实施方式，所述进气管和进液管平行设置，液体喷嘴在气体喷嘴的上方。
在本发明的一个优选实施方式中，所述进气管和进液管均为环状，进气管和进液管平行设置，其中进气管的环径可以大于、等于或小于进液管的环径。
在本发明的另一个优选实施方式中，所述进气管和进液管均为环状，进气管和进液管处于同一水平面，进气管的环径大于或小于进液管的环径，也就是说可以是进气管设置在进液管的内侧，或者进气管设置在进液管的外侧。
根据本发明的优选实施方式，所述液体喷嘴为圆管或缩径式圆管。
根据本发明的优选实施方式，所述液体喷嘴为圆管时，圆管的出口直径为3-18mm。
根据本发明的优选实施方式，所述液体喷嘴为缩径式圆管时，缩径式圆管的出口直径为3-18mm，和/或，缩径式圆管的收缩角为6-20°，和/或，缩径式圆管的长径比为2-4。
根据本发明的优选实施方式，所述气体喷嘴选自圆管或多孔圆板，任选地，在圆管的出口安装有多孔材料。优选地，所述多孔材料中具有纳米级或微米级通道。
根据本发明的一个优选实施方式，所述气体喷嘴为多孔圆板，圆板上孔的大小相同，孔径为0.5-4mm。
根据本发明的另一个优选实施方式，所述气体喷嘴为圆管，圆管的出口处设有具有纳米级(100纳米以下)或微米级(100-500微米)通道的多孔材料，所述多孔材料包括烧结陶瓷、烧结金属、多孔塑料和多孔橡胶中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了所述微气泡发生器的使用方法，包括，控制从液体喷嘴流出的液体的流速大于气体喷嘴流出的气体的流速。为了获得较好的微气泡发生效果，液体射流需要具有足够的能量以剪切破碎气泡，优选地，所述液体喷嘴流出的液体的流速大于1m/s，优选大于2.2m/s，例如，2.5m/s、3.0m/s、3.5m/s、4.0m/s、4.5m/s、5.0m/s。液体喷嘴流出的液体的流速与气体喷嘴流出的气体的流速之比为1-10，优选为3-5。根据本发明的再一方面，提供了一种气液反应器，其包括反应器壳体、溢流槽、液体出口、气体出口和至少一个上面所述的微气泡发生器。
根据本发明的优选实施方式，所述微气泡发生器设置在反应器的下半部分，优选地，所述微气泡发生器距反应器底端的距离不大于反应器总高度的1/4。
根据本发明的优选实施方式，所述气液反应器包括至少2个微气泡发生器，优选地，所述微气泡发生器沿反应器轴向设置。优选地，位于上方的微气泡发生器中液体喷嘴或气体喷嘴的个数不大于位于下方的微气泡发生器中液体喷嘴或气体喷嘴的个数。
根据本发明的优选实施方式，所述气液反应器包括至少3个微气泡发生器，所述微气泡发生器沿反应器轴向设置，和/或，沿反应器轴向方向，两个相邻的微气泡发生器的间距相等或逐渐增大。
根据本发明的一个优选实施方式，所述气液反应器包括至少3个微气泡发生器，微气泡发生器沿反应器轴向方向等距排布，各微气泡发生器的结构相同。优选地，各微气泡发生器中进气管的进气量相同，进液管的进液量相同。
根据本发明的另一个优选实施方式中，所述气液反应器包括至少3个微气泡发生器，沿反应器轴向方向，相邻的两个微气泡发生器之间的距离逐渐增大，微气泡发生器上的液体喷嘴或气体喷嘴的个数逐渐减少，各个微气泡发生器中进气管的进气量和/或进液管的进液量逐渐下降。
本发明提供的微气泡发生器结构简单，便于安装和使用，并且能耗低。将本发明的微气泡发生器应用在气液反应器中，气泡在液相中的停留时间大幅度增加，气液传质效率得到显著提高，气泡分散效果好，可以保证气液充分混合。
附图说明
图1是本发明提供的一种微气泡发生器的结构示意图。
图2是本发明提供的另一种微气泡发生器的结构示意图。
图3是本发明提供的再一种微气泡发生器的结构示意图。
图4是本发明提供的缩径式喷嘴的结构示意图。
图5是本发明提供的气液反应器的结构示意图。
图6是本发明实施例1-7中统计得到的气泡尺寸概率密度函数(PDF)分布随喷嘴出口液速的变化。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。
以下结合图1-6对本发明提供的微气泡发生器进行详细的说明。
在本发明的一些实施方式中，微气泡发生器的结构如图1所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4。进气管和进液管为棒状，气体喷嘴设置在进气管的端部，气体喷嘴的中心轴与进气管的中心轴重合，液体喷嘴设置在进液管的端部，液体喷嘴的中心轴与进液管的中心轴重合，液体喷嘴位于气体喷嘴上方，气体喷嘴和液体喷嘴的中轴线在同一直线上，且二者的出口相对。所述液体喷嘴为圆管，其中圆管出口直径为3～18mm；或者所述液体喷嘴为缩径式圆管(结构如图4所示)，缩径式圆管的出口直径为3～18mm，收缩角为6～20°，长径比为2～4。气体喷嘴为圆盘(直径为7～25mm)，在圆盘上均匀开孔，孔径为0.5～4mm；或气体喷嘴为圆管，圆管的出口设有多孔材料，多孔材料内具有纳米级或微米级通道，所述多孔材料包括但不限于烧结陶瓷、烧结金属、多孔塑料和多孔橡胶等。液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l为5～100mm，优选10～30mm。进液管液体流量使液体喷嘴流出的液体的速度在1m/s以上，且液体喷嘴流出的液体的速度与气体喷嘴流出的气体喷嘴的速度之比为1～10。
在本发明的另一些实施方式中，微气泡发生器包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4，进气管上设有至少2个气体喷嘴，进液管上设有至少2个液体喷嘴。通过合理设置进气管和进液管结构，保证进入每个液体喷嘴的液体流量相同，保证进入每个气体喷嘴的气体流量相同。进气管和进液管选用直管形、圆环形、圆盘形和树枝状中的一种或多种。
在某些实施方式中，微气泡发生器的结构如图2所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4，进气管上设有至少2个气体喷嘴，进液管上设有至少2个液体喷嘴，气体喷嘴在进气管上均匀分布，液体喷嘴在进液管中均匀分布，气体喷嘴和液体喷嘴相向设置，以保证气体和液体逆流接触。进气管和进液管为圆环形，液体喷嘴位于气体喷嘴上方，进气管与进液管平行放置，进液管位于进气管的上方，进气管的环径和进液管的环径相同(图2(a))，或进气管的环径大于进液管的环径(图2(b))，或进气管的环径小于进液管的环径(图2(c))。液体喷嘴可以使用圆管，其中圆管出口直径为3～18mm；液体喷嘴也可以使用缩径式圆管(结构如图4所示)作为液体喷嘴，缩径式圆管出口直径为3～18mm，收缩角为6～20°，长径比为2～4。气体喷嘴为圆盘型，在圆盘上均匀开孔，孔径为0.5～4mm；或在圆管出口安装具有纳米级或微米级通道的多孔材料，包括但不限于烧结陶瓷、烧结金属、多孔塑料、多孔橡胶等。液体喷嘴流出的液体的速度大于1m/s，且液体喷嘴流出的液体的速度与气体喷嘴流出的气体的速度之比为1～10，优选为3～5；同时液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l为5～100mm，优选10～30mm。
在某些实施方式中，微气泡发生器的结构如图3所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4，进气管上设有至少2个气体喷嘴，进液管上设有至少2个液体喷嘴，气体喷嘴在进气管上均匀分布，液体喷嘴在进液管中均匀分布，气体喷嘴和液体喷嘴相向设置，以保证气体和液体逆流接触。进气管和进液管为圆环形，进液管和进气管位于同一水平面内，进气管的环径大于进液管的环径(图3(a))，或进气管的环径小于进液管的环径(图3(b))。液体喷嘴可以使用圆管，其中圆管出口直径为3～18mm；液体喷嘴也可以使用缩径式圆管(结构如图4所示)作为液体喷嘴，缩径式圆管出口直径为3～18mm，收缩角为6～20°，长径比为2～4。气体喷嘴为圆盘型，在圆盘上均匀开孔，孔径为0.5～4mm；或在圆管出口安装具有纳米级或微米级通道的多孔材料，包括但不限于烧结陶瓷、烧结金属、多孔塑料、多孔橡胶等。液体喷嘴流出的液体的速度大于1m/s，且液体喷嘴流出的液体的速度与气体喷嘴流出的气体的速度之比为1～10，优选为3～5；同时液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l为5～100mm，优选10～30mm。
实施例1(对比)
微气泡发生器结构如图1所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4。进气管和进液管为棒状，气体喷嘴设置在进气管的端部，气体喷嘴的中心轴与进气管的中心轴重合，液体喷嘴设置在进液管的端部，液体喷嘴的中心轴与进液管的中心轴重合，液体喷嘴位于气体喷嘴上方，气体喷嘴和液体喷嘴的中轴线在同一直线上，且二者的出口相对。液体喷嘴采用出口直径为4mm的圆管，气体喷嘴为圆盘形(直径12mm)，在圆盘中心上布有一个孔径为2mm孔。液体喷嘴出口与气体喷嘴出口的距离l为10mm。控制液体喷嘴流出的液体的液速为0m/s，气体喷嘴流出的气体的速度为1m/s。以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机测量微气泡发生器产生的气泡尺寸及分布，微气泡数量分率为0。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为0.88m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为26％。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为1.33m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为46％。
实施例4
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为1.77m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为63％。
实施例5
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为2.21m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为64％。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为2.65m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为68％。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为3.1m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为71％。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为4.4m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为73％。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，控制液体喷嘴流出的液体的液速为5.5m/s，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为74％。
图6为实施例1-7中统计得到的气泡尺寸分布随喷嘴出口液速的变化。从图中可以看出，随着液体喷嘴流出的液体的液速提高，直径小于1mm的微气泡数量占总气泡数量的分率大幅增加。当液体喷嘴流出的液体的速度为3.1m/s时，微气泡数量分率大于70％。可见，本发明提供的微气泡发生器具有较好的微气泡发生效果。
实施例10
微气泡发生器的如图2(a)所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4。进气管和进液管都为圆环型，进气管上均匀设置4个气体喷嘴，且4个气体喷嘴的出口方向均竖直向下，进液管上均匀设置4个液体喷嘴，液体喷嘴与气体喷嘴相向设置，其中进液管位于进气管上方，两者平行放置，液进液管的环径和进气管的环径相同，通过合理设置进气管和进液管结构，使液体通过每个液体喷嘴时阻力相同，气体通过每个气体喷嘴时阻力相同，从而使得进入每个液体喷嘴的液体流量相同，进入每个气体喷嘴的气体流量相同。液体喷嘴采用缩径式圆管喷嘴，结构如图4所示，出口直径5mm，收缩角为14°，长径比(缩径式圆管的长与出口直径之比)为2。气体喷嘴为圆盘型，在圆盘上的中心处布有1个孔径2mm的孔。液体喷嘴的出口端与气体喷嘴的出口端之间距离为100mm，控制液体喷嘴流出的液体的速度为10m/s，气体喷嘴流出的气体的速度为1m/s。以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为82％。
实施例11
微气泡发生器的结构如图3(b)所示，包括进气管1、进液管2、气体喷嘴3和液体喷嘴4，进气管和进液管都为圆环型，其中进液管和进气管位于同一平面内，进气管的环径大于进液管的环径，进气管上均匀设置4个气体喷嘴，且4个气体喷嘴的出口方向均水平朝向环中心方向，进液管上均匀设置4个液体喷嘴，液体喷嘴与气体喷嘴相向设置。通过合理设置进气管和进液管结构，保证进入每个液体喷嘴的液体流量相同，保证进入每个气体喷嘴的气体流量相同。液体喷嘴采用缩径式圆形喷嘴，结构如图4所示，出口直径18mm，收缩角为14°，长径比为4。气体喷嘴为圆盘型(直径为12mm)，在圆盘的中心位置布有1个孔径0.5mm的孔。液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l＝30mm，控制从液体喷嘴流出的液体的速度为5m/s，从气体喷嘴流出的气体的速度为1m/s。以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为71％。
实施例12
微气泡发生器的结构如图1所示，液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l＝30mm，控制从液体喷嘴流出的液体的速度为3.1m/s，从气体喷嘴流出的气体的速度为1m/s。以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为69％。
实施例13
与实施例12相同，区别仅在于液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l＝50mm，以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为65％。
实施例14
与实施例12相同，区别仅在于液体喷嘴出口端与气体喷嘴出口端的距离l＝70mm，以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，采用高速相机对微气泡发生器产生的气泡进行拍摄，微气泡数量分率为62％。
实施例15
气液反应器的结构如图5所示，其包括反应器壳体1、微气泡发生器2、溢流槽3、液体出口4和气体出口5。反应器内径380mm，高2000mm，从反应器底部向上依次布置3个微气泡发生器，相邻两个微气泡发生器间距相等(H1＝H2＝250mm)，微气泡发生器的结构与图2相似，进气管和进液管都为圆环型，圆环的环径均为190mm，进液管位于进气管上方，每个微气泡发生器包括8个液体喷嘴和8个气体喷嘴，气体喷嘴和液体喷嘴相向设置，气体喷嘴在进气管上均匀分布，液体喷嘴在进液管上均匀分布，通过合理设置进气管和进液管结构，保证进入每个液体喷嘴的液体流量相同，保证进入每个气体喷嘴的气体流量相同。液体喷嘴采用缩径式圆管喷嘴，结构如图4所示，出口直径为15mm，收缩角为14°，长径比为2。气体喷嘴为圆盘型(直径为12mm)，在圆盘上均匀布有10个2mm孔。液体喷嘴的出口端与气体喷嘴地出口端的距离l＝10mm，液体喷嘴流出的液体的速度5m/s，气体喷嘴流出的气体的速度为1m/s。以空气作为气体实验介质，水作为液体实验介质，分别采用电导率仪和动态溶氧仪测定液相宏观混合时间和气液体积传质系数，混合时间为39s，液相体积传质系数为0.023s-1。
实施例16
与实施例15的区别仅在于液体喷嘴流出的液体的速度3.1m/s，混合时间为55s，液相体积传质系数为0.017s-1。
实施例17
与实施例15的区别仅在于液体喷嘴流出的液体的速度1.3m/s，混合时间为67s，液相体积传质系数为0.009s-1。
通过实施例15-17，发现随着喷嘴出口液速增加，混合时间逐渐减小，液相体积传质系数逐渐增大，当uj＝5m/s时，混合时间小于40s，液相体积传质系数超过0.02s-1。可见，本发明提出的新型气液反应器具有很好的气液混合和传质效果。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (9)

1.一种微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述微气泡发生器包括气体喷洒构件和液体喷洒构件，气体喷洒构件包括进气管以及设置在进气管上的气体喷嘴，液体喷洒构件包括进液管以及设置在进液管上的液体喷嘴，所述气体喷嘴和液体喷嘴相向设置并成对出现；
其中，所述进气管和进液管均为环状，进气管和进液管平行设置；
所述液体喷嘴的出口的位置不低于气体喷嘴的出口的位置；
所述液体喷嘴为缩径式圆管，所述缩径式圆管的出口直径为3-18mm，缩径式圆管的收缩角为6-20°，缩径式圆管的长径比为2-4；
所述气体喷嘴为圆盘型，在圆盘上均匀开孔，孔径为0.5～4mm；
所述微气泡发生器的使用方法包括：控制液体喷嘴流出的液体的流速不小于3.1m/s；以及控制液体喷嘴流出的液体的流速与气体喷嘴流出的气体的流速之比为3-5。
2.根据权利要求1所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述气体喷嘴与液体喷嘴之间的距离为5-100mm。
3.根据权利要求2所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述气体喷嘴与液体喷嘴之间的距离为10-30mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述液体喷嘴的出口的面积不小于气体喷嘴的出口的面积。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述气体喷嘴至少为两个，所述液体喷嘴至少为两个。
6.根据权利要求5所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述气体喷嘴为4-400个。
7.根据权利要求5所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述液体喷嘴为4-400个。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的微气泡发生器的使用方法，其特征在于，所述气体喷嘴采用圆管或多孔圆板替代所述圆盘型喷嘴。
9.根据权利要求8所述的微气泡发生器的使用方法，当所述气体喷嘴为圆管时，在圆管的出口安装有多孔材料。
CN201811081866.4A 2018-09-17 2018-09-17 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器 Active CN110898698B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081866.4A CN110898698B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081866.4A CN110898698B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110898698A CN110898698A (zh) 2020-03-24
CN110898698B true CN110898698B (zh) 2021-09-28

Family

ID=69812920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811081866.4A Active CN110898698B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110898698B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112007530A (zh) * 2020-07-08 2020-12-01 浙江大学 一种微气泡发生器及其微气泡发生方法
FR3117890B1 (fr) * 2020-12-23 2024-01-12 Ifp Energies Now Reacteur gaz/liquide d’oligomerisation comprenant un double distributeur gaz/liquide
CN113559812B (zh) * 2021-08-25 2022-09-16 福建永荣科技有限公司 一种处理加氢尾气的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001190439A (ja) * 2000-01-07 2001-07-17 Yurtec Corp 気泡発生装置
JP2009101250A (ja) * 2006-07-11 2009-05-14 Makoto Minamidate 微細気泡発生装置
CN201614318U (zh) * 2009-11-30 2010-10-27 浙江省环境保护科学设计研究院 一种气液强化传质装置
CN106076211A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 中石化南京工程有限公司 一种气液两相射流反应器以及气液两相射流反应系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4961882A (en) * 1988-06-23 1990-10-09 Exxon Research And Engineering Company Fine bubble generator and method
CN1049845C (zh) * 1993-01-22 2000-03-01 和泉电气株式会社 气液溶解混合装置
JP2002191950A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 特殊ノズルを用いた微小気泡発生装置
CN205182618U (zh) * 2015-10-23 2016-04-27 孙振坤 一种涡旋气动搅拌装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001190439A (ja) * 2000-01-07 2001-07-17 Yurtec Corp 気泡発生装置
JP2009101250A (ja) * 2006-07-11 2009-05-14 Makoto Minamidate 微細気泡発生装置
CN201614318U (zh) * 2009-11-30 2010-10-27 浙江省环境保护科学设计研究院 一种气液强化传质装置
CN106076211A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 中石化南京工程有限公司 一种气液两相射流反应器以及气液两相射流反应系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110898698A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107744732B (zh) 一种管式微细气泡发生器
CN110898698B (zh) 一种微气泡发生器和包含该微气泡发生器的气液反应器
CN205850620U (zh) 微气泡发生器
CN109046792B (zh) 一种混流式微泡发生器及气泡分布器
CN109433035B (zh) 一种多文丘里结构的文丘里式气泡发生装置
US4556523A (en) Microbubble injector
CN109731491A (zh) 一种双流对撞射流式微纳米气泡发生方法及装置
CN204324933U (zh) 大流量水质气浮净化处理用微细气泡发生器
CN109550418B (zh) 一种旋流型微气泡发生器及气液反应器
CN111346589B (zh) 微纳气泡气液反应器
CN109966939A (zh) 一种文丘里型微气泡发生器及气液发生器
CN111617656B (zh) 一种兼作雾化器的微小气泡发生器及其使用方法
CN204324934U (zh) 气浮处理用微细气泡发生装置
CN106732308A (zh) 一种微鼓泡气液反应器
CN106975375B (zh) 微气泡装置、脱硫设备、氧化以及提升水体含氧量的方法
CN109529738A (zh) 一种旋流空化装置
CN111821871A (zh) 一种具有复合切割功能的微纳米气泡发生器
CN209020581U (zh) 一种混流式微泡发生器及气泡分布器
CN210048555U (zh) 一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置
WO2020038310A1 (zh) 一种双流对撞射流式微纳米气泡发生装置
CN113457597B (zh) 一种超声微气泡管式气液反应装置
CN217795537U (zh) 一种微气泡发生器和多相反应器
WO2023070832A1 (zh) 一种多通道的文丘里管水力空化发生装置
CN214693532U (zh) 一种微纳米气泡发生装置
CN210700043U (zh) 一种微孔板气体分布器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant