CN112772544B - 一种用于循环水的管道式增氧装备与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于循环水的管道式增氧装备，包括一管道，所述管道中设有一增氧段；所述增氧段的前部具有沿管内壁向前延伸并逐渐减小内径的收缩处，后部具有沿管内壁向后延伸并逐渐减小内径的扩张处；所述收缩处的后端与扩张处的前端之间固定设置一多孔刚性材料的筒状体，所述筒状体与对应部位的管道外壁之间具有一环形空间，所述环形空间与管道壁上设置的纯氧接入口连通，纯氧通过多孔刚性材料注入管道内部。本发明解决现有技术的文丘管在增氧效率和能耗损失方面的优化问题，解决纯氧的有效添加和调控问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于循环水的管道式增氧装备与方法，属于水体增氧技术领域。
背景技术
随着养殖技术水平发展，工厂化循环水养殖系统中鱼的负载量越来越高，溶解氧成为其主要限制因子，要提高系统产量，利用纯氧增氧手段向养殖系统提供高浓度的溶解氧以满足系统对溶解氧的需求，是工厂化循环水养殖装备技术的重要发展方向。目前国内外主要使用的纯氧混合装置有U型管、加压填充筒、锥型氧接触器、射流增氧等，氧气利用率分别为30％～50％、80％～90％、40％～80％，大多存在能耗偏高和利用率低等方面的问题。
现有技术也有采用文丘管进行增氧的方式，但是由于文丘管自身的原因，一般需要额外外接水泵作为动力源，压力损失交大，耗能比较严重，增氧效率也有待提升。
发明内容
本发明目的是提供一种用于循环水的管道式增氧装备与方法，采用多孔刚性材料的筒状体与管道相结合，形成类似文丘管的结构，降低能耗损失，并与溶解氧探头相结合，实现纯氧的有效添加和调控。
本发明采取以下技术方案：
一种用于循环水的管道式增氧装备，包括一管道，所述管道中设有一增氧段；所述增氧段的前部具有沿管内壁向前延伸并逐渐减小内径的收缩处3，后部具有沿管内壁向后延伸并逐渐减小内径的扩张处6；所述收缩处3的后端与扩张处6的前端之间固定设置一多孔刚性材料的筒状体，所述筒状体与对应部位的管道外壁之间具有一环形空间，所述环形空间与管道壁上设置的纯氧接入口连通。
优选的，所述多孔刚性材料的筒状体为陶瓷环4。
优选的，所述纯氧接入口的纯氧管路上设有气体流量控制器10，目标养殖水体内设有溶解氧探头8，所述气体流量控制器10、溶解氧探头8分别与智能溶解氧控制系统9连接，所述智能溶解氧控制系统9根据溶解氧探头8监测的数据实施调控所述气体流量控制器10。
优选的，所述收缩处3的收缩角为10°，所述扩张处6的扩张角为8°，所述筒状体的管径大于所述管道的管径的三分之二。
一种管道式增氧方法，采用上述任意一项所述的管道式增氧装备；水流在收缩处3形成一定程度的紊流进入位于所述筒状体内侧的喉管处5，纯氧在纯氧接入口处添加，并均匀充满所述环状空间，通过筒状体自身的空隙均匀渗透到喉管处5与水流混合形成气泡水，在扩张处6氧气泡沫破裂溶解在水中，形成高浓度的溶解氧水，经出水口7流往养殖池。
优选的，溶解氧的调控通过养殖池的溶解氧探头8对养殖池的溶解氧浓度进行检测，并根据养殖池设定的目标溶解氧浓度值，采用智能溶解氧控制系统9计算确定纯氧进气流量，通过气体流量控制器10对纯氧的进气流量进行控制。
进一步的，纯氧进气压力控制在0.1Mpa-0.2Mpa范围内，进气量根据养殖池设定溶解氧浓度值与溶解氧探头检测实际值的差值由预定程序进行自动调整。
本发明的有益效果在于：
1)解决现有技术的文丘管在增氧效率和能耗损失方面的优化问题。
2)解决纯氧的有效添加和调控问题。
附图说明
图1是本发明用于循环水的管道式增氧装备中，增氧段的结构详图。
图2是本发明用于循环水的管道式增氧装备的系统运行示意图。
图中，1.进水口，2.进气口，3.收缩处，4.陶瓷环，5.喉管处，6.扩张处，7.出水口，8.溶解氧探头，9.智能溶解氧控制系统，10.气体流量控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种用于循环水的管道式增氧装备，包括一管道，所述管道中设有一增氧段；所述增氧段的前部具有沿管内壁向前延伸并逐渐减小内径的收缩处3，后部具有沿管内壁向后延伸并逐渐减小内径的扩张处6；所述收缩处3的后端与扩张处6的前端之间固定设置一多孔刚性材料的筒状体，所述筒状体与对应部位的管道外壁之间具有一环形空间，所述环形空间与管道壁上设置的纯氧接入口连通。
继续参见图1，所述多孔刚性材料的筒状体为陶瓷环4。陶瓷材料是本领域熟知的多孔材料，例如可将其只作为曝气头，当作为曝气头时，气体从陶瓷材料的内部向外，透过陶瓷材料上的空隙，形成无数个小气道向外喷射，最终射入水体中，形成曝气的效果。在本申请中的陶瓷环4的作用与之不同之处在于，气体是从外向内穿过陶瓷环的环壁的，而且压力远远小于曝气压力；虽然多孔材料具有透气作用，但毕竟也具有一定的阻隔作用，所以，首先利用其阻隔作用使纯氧在上文所述的环形空间内形成均匀分布，再均匀的穿过陶瓷环上的孔隙，均匀的与水流混合，形成水汽混合体。此处还需要说明的是，现有技术中所采用的文丘里结构射流增氧时，主要是将水流“打碎”，与气体混合，以提高混合的均匀性，而本申请中，是先将气体均匀分布，然后与水体均匀混合，以提高混合的均匀性，因此，从混合均匀性程度的角度来说，本申请的方式优于现有技术；由于本申请无需额外设置增压水泵，因此，从减小压力损失、提高增氧效率、降低能耗的角度来说，本申请的方式也优于现有技术。
参见图2，所述纯氧接入口的纯氧管路上设有气体流量控制器10，目标养殖水体内设有溶解氧探头8，所述气体流量控制器10、溶解氧探头8分别与智能溶解氧控制系统9连接，所述智能溶解氧控制系统9根据溶解氧探头8监测的数据实施调控所述气体流量控制器10。
参见图1，所述收缩处3的收缩角为10°，所述扩张处6的扩张角为8°，所述筒状体的管径大于所述管道的管径的三分之二。
具体工作时，水流在收缩处3形成一定程度的紊流进入位于所述筒状体内侧的喉管处5，纯氧在纯氧接入口处添加，并均匀充满所述环状空间，通过筒状体自身的空隙均匀渗透到喉管处5与水流混合形成气泡水，在扩张处6氧气泡沫破裂溶解在水中，形成高浓度的溶解氧水，经出水口7流往养殖池。
溶解氧的调控通过养殖池的溶解氧探头8对养殖池的溶解氧浓度进行检测，并根据养殖池设定的目标溶解氧浓度值，采用智能溶解氧控制系统9计算确定纯氧进气流量，通过气体流量控制器10对纯氧的进气流量进行控制。
纯氧进气压力控制在0.1Mpa-0.2Mpa范围内，进气量根据养殖池设定溶解氧浓度值与溶解氧探头检测实际值的差值由预定程序进行自动调整。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种用于循环水的管道式增氧装备，其特征在于：
包括一管道，所述管道中设有一增氧段；
所述增氧段的前部具有沿管内壁向前延伸并逐渐减小内径的收缩处（3），后部具有沿管内壁向后延伸并逐渐减小内径的扩张处（6）；
所述收缩处（3）的后端与扩张处（6）的前端之间固定设置一多孔刚性材料的筒状体，所述筒状体与对应部位的管道外壁之间具有一环形空间，所述环形空间与管道壁上设置的纯氧接入口连通；
所述多孔刚性材料的筒状体为陶瓷环（4）；
所述纯氧接入口的纯氧管路上设有气体流量控制器（10），目标养殖水体内设有溶解氧探头（8），所述气体流量控制器（10）、溶解氧探头（8）分别与智能溶解氧控制系统（9）连接，所述智能溶解氧控制系统（9）根据溶解氧探头（8）监测的数据实施调控所述气体流量控制器（10）；
所述收缩处（3）的收缩角为10°，所述扩张处（6）的扩张角为8°，所述筒状体的管径大于所述管道的管径的三分之二。
2.一种管道式增氧方法，其特征在于：采用权利要求1中任意一项所述的管道式增氧装备；
水流在收缩处（3）形成一定程度的紊流进入位于所述筒状体内侧的喉管处（5），纯氧在纯氧接入口处添加，并均匀充满所述环形空间，通过筒状体自身的空隙均匀渗透到喉管处（5）与水流混合形成气泡水，在扩张处（6）氧气泡沫破裂溶解在水中，形成高浓度的溶解氧水，经出水口（7）流往养殖池；
溶解氧的调控通过养殖池的溶解氧探头（8）对养殖池的溶解氧浓度进行检测，并根据养殖池设定的目标溶解氧浓度值，采用智能溶解氧控制系统（9）计算确定纯氧进气流量，通过气体流量控制器（10）对纯氧的进气流量进行控制。
3.如权利要求2所述的管道式增氧方法，其特征在于：纯氧进气压力控制在0.1Mpa-0.2Mpa范围内，进气量根据养殖池设定溶解氧浓度值与溶解氧探头检测实际值的差值由预定程序进行自动调整。
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