CN112221368A - 微纳米气泡发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微纳米气泡发生装置，包括：压力罐，其设有进料口和出料口，所述压力罐用于容纳液体和气体，让气体在压力下溶于液体中；以及喷嘴，其包括喉管段和空化腔，该喉管段一端与所述压力罐的出料口端连接，另一端与渐扩段连通，该渐扩段与所述空化腔连通，所述空化腔内设有旋转叶片，所述旋转叶片与所述空化腔的轴线方向呈垂直或一定角度设置，所述旋转叶片至所述渐扩段形成第一空化腔，所述旋转叶片至喷射口形成第二空化腔，所述喷射口处设有微孔滤网。本发明的微纳米气泡发生装置，经过第一空化腔和第二空化腔，对水气两相流进行两次空化。

Description

微纳米气泡发生装置
技术领域
本发明涉及微纳米气泡领域，特别涉及一种微纳米气泡发生装置。
背景技术
液体中存在的微小气泡，当气泡直径在100μm以下称作微米气泡，直径为100nm以下的气泡称为纳米气泡。微纳米气泡是指气泡发生时直径在数十微米到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。
微纳米气泡具有气泡尺寸小、比表面积大、吸附效率高、上升速度慢及较强的氧化性特点。在水中通入微纳米气泡，其具有可有效地分离水中固体杂质、快速提高水体氧浓度、杀灭水中有害细菌等优点。因此，发展微纳米气泡的发生装置是市场的必然趋势。
微纳米气泡发生器是一种能够制造产生微纳米气泡的装置。微纳米气泡发生器主要通过分散气体法产生微纳米气泡，其通过高速剪切、搅拌等方式把气体反复剪切破碎，混合在水体中产生微纳米气泡，但现有的微纳米气泡发生器结构复杂、配合复杂，或制备得到的微纳米气泡数量少，不均匀等缺点。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微纳米气泡发生装置，从而克服现有发生设备产的微纳米气泡数量少、产泡稳定性差的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种微纳米气泡发生装置，包括：压力罐，其设有进料口和出料口，所述压力罐用于容纳液体和气体的混合物；以及喷嘴，其包括喉管段，该喉管段一端与所述压力罐的出料口端连接，另一端与渐扩段连通，该渐扩段与空化腔连通，所述空化腔内设有旋转叶片，所述旋转叶片与所述空化腔的轴线方向呈垂直设置或一定角度设置，所述旋转叶片至所述渐扩段形成第一空化腔，所述旋转叶片至喷射口形成第二空化腔，所述喷射口处设有微孔滤网。
优选地，上述技术方案中，所述渐扩段的内壁面为渐开线型面或指数函数型面。
优选地，上述技术方案中，所述渐扩段的内壁面通过过渡曲面与所述空化腔的内壁面连接。
优选地，上述技术方案中，所述压力罐的述进料口与进液管和进气管连通，所述进液管上设有水泵，所述进气管上设有电动调节阀，所述电动调节阀用于调节进气量。
优选地，上述技术方案中，所述进液管的出水口与所述水泵的进水口连接，所述进气管的出气口与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口与所述压力罐的进料口连接。
优选地，上述技术方案中，所述的气体包括空气、氮气、氢气、氧气、臭氧中的一种或几种混合。
优选地，上述技术方案中，所述的液体包括水或水与其它单种物质或多种物质的混合液。
优选地，上述技术方案中，还包括控制系统，包括：压力传感器，用于检测所述压力罐内的压力；以及控制器，其与所述压力传感器和所述电动调节阀数据连接；其中，所述控制器接收所述压力传感器的数据，并进行数据处理，控制所述电动调节阀的开启与闭合。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的微纳米气泡发生装置，在喷嘴内形成两个空化腔，压力罐内的水气两相流体经过直径较小的喉管段流至喷嘴的渐扩段，渐扩段使压力罐内的水气两相流体压力得到释放，产生第一次空化现象。空化后的二相流在空化腔内叶片高速运转下，产生涡流，高速旋转的叶片进一步把气泡击碎，变得更小，同时涡旋二相流，在离心的作用下，进一步有微纳米气泡析出。涡旋二相流通过微孔滤网喷出，在微孔滤网的剪切作用下，形成大小相对均一的微纳米气泡。
(2)本发明的发生装置，经过第一空化腔和第二空化腔，对水气两相流进行两次空化，得到的微纳米气泡数量多、产泡稳定性高，且气泡大小均一。
附图说明
图1是根据本发明的微纳米气泡发生装置的结构示意图；
图2是根据本发明的微纳米气泡发生装置中喷嘴的结构示意图；
图3是根据本发明的微纳米气泡发生装置中喷嘴渐扩段为渐开线型面的结构示意图；
图4是根据本发明的微纳米气泡发生装置中喷嘴渐扩段为指数函数型面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的一种微纳米气泡发生装置，包括压力罐1，压力罐1上设有进料口11和出料口12，水气混合流体的物料进过压力罐1的进料口11进入压力罐。及往压力罐1中通入气体和液体。通入的气体包括空气、氮气、氢气、氧气、臭氧中的一种或几种混合。液体包括水或水与其它单种物资或多种物质的混合物。通过调节进气量的多少，使气体在压力罐内溶解于水中。经过出料口12排出，出料口12与喷嘴2的进料端连接。经过喷嘴释放，产生微纳米气泡排出。
喷嘴2包括喉管段21，喉管段21一端与压力罐的出料口12连通，另一端与渐扩段22连通，渐扩段22与空化腔23连通。渐扩段也为空化腔的入口。空化腔23内设有旋转叶片24，旋转叶片24设于空化腔的中后段，旋转叶片与空化腔23的轴线方向呈垂直或一定角度设置，旋转叶片与空化腔轴线呈一定的倾斜角设置，倾斜角度为45-90°。旋转叶片24至渐扩段22形成第一空化腔231，旋转叶片24至喷射口形成第二空化腔232，喷射口处设有微孔滤网25。进行工作时，压力罐内的水气两相流体经过直径较小的喉管段21流至喷嘴的渐扩段22，渐扩段22使压力罐内的水气两相流体压力得到释放，产生第一次空化现象，即在第一空化腔231产生第一次空化现象。空化后的二相流在空化腔内旋转叶片24高速运转下，产生涡流，高速旋转的叶片进一步把气泡击碎，变得更小，同时涡旋二相流，在离心的作用下，进一步有微纳米气泡析出。涡旋二相流通过微孔滤网25喷出，在微孔滤网25的剪切作用下，形成大小相对均一的微纳米气泡。即经过第一空化腔和第二空化腔，对水气两相流进行两次空化，得到的微纳米气泡数量多、产泡稳定性高，且气泡大小均一。
喷嘴渐扩段21的内壁面，也为入口型面，入口型面可为一切有利于空化产生的型面或结构。优选地，如图3-4所示，该入口型面为渐开线型面或指数函数型面，渐开线型面或指数函数型面的内壁，可使得水气两相流体从喉管段21更为顺畅的流入空化腔23内。渐扩段内壁面通过过渡曲面与空化腔23的内壁面连接，水气两相流可顺畅冲入第一空化腔231内。由于空化腔23内的旋转叶片24旋转，使得空化腔23内的水气两相流形成高度回旋，渐扩段的内壁面为渐开线型面，渐扩段与空化腔采用过渡曲面连接，连接处为平滑的过渡，可减缓刚进入第一空化腔空化的水气两相流体对在第一空化腔内旋转水气两相流体的冲击，刚进入第一空化腔的水气两相流体也能快速与在第一空腔内的水气两相流体旋转，经过旋转叶片24作用，进入第二空化腔。
优选地，本发明微纳米气泡发生装置包括进水机构3和进气机构4，进水机构3和进气机构4与压力罐的进料口11连通。具体为，进水机构3包括进液管31和水泵32，进液管31的出水口与水泵32的进水口连接。进气机构4包括空气泵41和进气管42，空气泵41的出气口与进气管42的进气口连接，进气管42上设有电动调节阀43，进气管42的出气口与水泵32的进水口连通。在水泵32的进气口处，水和气体进行混合，水泵32的出水口通过输送管33与压力罐的进料口11连通。根据实际需要，调节电动调节阀43，以调节进入压力罐1内的进气量。
优选地，还包括控制系统5，该控制系统包括压力传感器51和控制器52，压力传感器51设于压力罐1上，用于检测压力罐1内的压力。控制器与压力传感器51和电动调节阀43数据连接。压力传感器51检测压力罐1内的压力数据，传送至控制器52，控制器52根据设定的压力罐压力值，控制电动调节阀43的开启与闭合，即通过控制调节进气量的多少，以自动调节压力罐1内的压力，保持压力罐自动恒压控制。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种微纳米气泡发生装置，其特征在于，包括：
压力罐，其设有进料口和出料口，所述压力罐用于容纳液体和气体的混合物；以及
喷嘴，其包括喉管段和空化腔，该喉管段一端与所述压力罐的出料口端连接，另一端与渐扩段连通，该渐扩段与所述空化腔连通，所述空化腔内设有旋转叶片，所述旋转叶片与所述空化腔的轴线方向呈垂直或一定角度设置，所述旋转叶片至所述渐扩段形成第一空化腔，所述旋转叶片至喷射口形成第二空化腔，所述喷射口处设有微孔滤网。
2.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述渐扩段的内壁面为渐开线型面或指数函数型面。
3.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述渐扩段的内壁面通过过渡曲面与所述空化腔的内壁面连接。
4.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述压力罐设的进料口与进液管和进气管连通，所述进液管上设有水泵，所述进气管上设有电动调节阀，所述电动调节阀用于调节进气量。
5.根据权利要求4所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述进液管的出水口与所述水泵的进水口连接，所述进气管的出气口与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口与所述压力罐的进料口连接。
6.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的气体包括空气、氮气、氢气、氧气、臭氧中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的液体包括水或水与其它单种物质或多种物质的混合液。
8.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生装置，其特征在于，还包括控制系统，包括：
压力传感器，用于检测所述压力罐内的压力；以及
控制器，其与所述压力传感器和所述电动调节阀数据连接；
其中，所述控制器接收所述压力传感器的数据，并进行数据处理，控制所述电动调节阀的开启与闭合。
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