CN112871004A - 一种往复式液体空化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体预处理技术领域，尤其是涉及一种往复式液体空化装置，包括：壳体；沿壳体内部的轴向方向设置的第一节流孔板以及第二节流孔板，所述第一节流孔板及第二节流孔板将壳体内部分割为旋流腔室、混流腔室以及空化腔室；设置于所述混流腔室内的导流装置；设置于所述旋流腔室内的驱动装置；穿过所述壳体、第一节流孔板以及第二节流孔板使旋流腔室与外界相通的进液管；开设于所述壳体侧壁的出液口。本发明的产品在设计中采用模块化结构，设备结构紧凑。使产品易于运输、安装。与相同液体空化装置相比较，是一种高效、节能、环保产品。并将降低能源成本，提高显着的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及液体预处理技术领域，尤其是涉及一种往复式液体空化装置。
背景技术
液体空化的特征：空化-英文是“Cavitation”(来自拉丁文.Cavitas-空穴)。空化是液体在动态时内部的压力发生变化而发生的一种现象。当液体内部压力下降到蒸汽压力值时，液体局部会发生汽化形成空穴(空化气泡或空腔)。当压力上升到高于饱和蒸汽压力值时-空气泡破裂，会引起沸腾。导致液体的分子键急剧拉伸断裂，形成局部区域点的高温、高压同时产生的强烈冲击波，释放出巨大的能量。
已知，在流体空化技术应用当中，最常见的所用的液体空化装置，大多是一次性液体空化处理效果不明显。需要多次循环空化来完成液体处理工艺。其液体空化装置效率普遍低下、空化时间长，耗能大。
发明内容
本发明基于液体空化的机理，开发设计了一种用于液体处理工艺的多功能“往复式液体空化装置”。所采用两级空化液体的方法，使其处理的液体介质达到更佳地效果。用于解决现有液体空化效应存在的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种往复式液体空化装置，包括：
壳体；
沿壳体内部的轴向方向设置的第一节流孔板以及第二节流孔板，所述第一节流孔板及第二节流孔板将壳体内部分割为旋流腔室、混流腔室以及空化腔室；
设置于所述混流腔室内的导流装置；
设置于所述旋流腔室内的驱动装置；
穿过所述壳体、第一节流孔板以及第二节流孔板使旋流腔室与外界相通的进液管；
开设于所述壳体侧壁的出液口。
进一步地，所述导流装置包括一级导流喷嘴和二级导流喷嘴，所述一级导流喷嘴横架于所述第一节流孔板以及第二节流孔板之间并分别与所述旋流腔室以及所述空化腔室相通；
所述二级导流喷嘴一端固定于所述第二节流孔板上并与所述空化腔室相通，另一端与所述混流腔室相通。
进一步地，所述驱动装置包括传动轴以及涡轮，所述涡轮与所述传动轴一端固定连接并设置于所述旋流腔室内，所述传动轴另一端与外界电机的输出轴固定连接，所述传动轴与壳体之间动密封。
进一步地，所述进液管与所述壳体、第一节流孔板、第二节流孔板之间静密封。
进一步地，所述出液口包括设置于所述空化腔室侧壁的一级出液口以及设置于所述混流腔室侧壁的二级出液口。
进一步地，所述一级导流喷嘴和二级导流喷嘴采用的结构为文丘里管结构或拉瓦尔喷管结构。
进一步地，所述一级导流喷嘴和二级导流喷嘴设置的数量相同，且绕所述进液管周围均匀间隔设置。
综上所述，采用本发明的技术方案相较于传统技术手段具有的有益效果是：
1.本发明的产品适用于净水、污水等领域的处理工艺当中，通过液体空化的作用有助于液体介质活化，导致产生氧化和自由基的重组，改变了其液体的物理化学性质，促进了有机物的降解(杀菌灭藻)，简化水处理工艺流程，改善水质，提高效率。
2.本发明的产品应用于油田采出液输送管道系统中时，无需额外加热，系统中的原油已进行了空化处理，这使其结构更均匀，粘度降低，石蜡在管壁上的沉积过程显着减慢，减少输送泵的负荷。大幅降低能源消耗。
3.本发明的产品可加热多种液体，热转换率高适用于热力工程领域，结构简单、安全可靠。
4.本发明的产品在设计中采用模块化结构，设备结构紧凑。使产品易于运输、安装。与相同液体空化装置相比较，是一种高效、节能、环保产品。并将降低能源成本，提高显着的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为图1的A-A剖面视图。
其中：
1.壳体、11.旋流腔室、12.混流腔室、13.空化腔体、2.第一节流孔板、3.第二节流孔板、4.导流装置、41.一级导流喷嘴、42.二级导流喷嘴、5.驱动装置、51.传动轴、52.涡轮、6.进液管、7.出液口、71.一级出液口、72.二级出液口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考下列附图，对本发明进行进一步地说明：
一种往复式液体空化装置，包括：
壳体1；沿壳体1内部的轴向方向设置的第一节流孔板2以及第二节流孔板3，所述第一节流孔板2及第二节流孔板3将壳体1内部分割为旋流腔室11、混流腔室12以及空化腔室13；设置于所述混流腔室12内的导流装置4；设置于所述旋流腔室11内的驱动装置5；穿过所述壳体1、第一节流孔板2以及第二节流孔板3使旋流腔室11与外界相通的进液管6；开设于所述壳体1侧壁的出液口7。
在上述的往复式液体空化装置中，较佳地，壳体1采用柱状，截面形状可以选择圆形以达到更好的实施效果。第一节流孔板2和第二节流孔板3固定在壳体1内，在一个或多个实施例中，可以选择焊接或者一体成型或其他多种固定连接方式。较佳地，进液管6的中心线应与驱动装置5中心线齐平以达到最佳的实施效果。壳体1采用的是钢管式，第一节流孔板2及第二节流孔板3为圆形板。
外界液体自进液管6进入旋流腔室11内后，经一级导流喷嘴41空化后进入空化腔室，并经过二级导流喷嘴42进入混流腔室12内从而完成二次空化，使其处理的液体介质达到更佳的效果，不需要多次循环或采用多组空化设备进行空化操作。空化效率高、时间短、耗能少。
导流装置4包括一级导流喷嘴41和二级导流喷嘴42，所述一级导流喷嘴41横架于所述第一节流孔板2以及第二节流孔板3之间并分别与所述旋流腔室11以及所述空化腔室相通；所述二级导流喷嘴42一端固定于所述第二节流孔板3上并与所述空化腔室相通，另一端与所述混流腔室12相通。所述一级导流喷嘴41和二级导流喷嘴42采用的结构为文丘里管结构或拉瓦尔喷管结构。
驱动装置5包括传动轴51以及涡轮52，所述涡轮52与所述传动轴51一端固定连接并设置于所述旋流腔室11内，所述传动轴51另一端与外界电机的输出轴固定连接，所述传动轴51与壳体1之间动密封。
在上述的导流装置4内利用电机为动力源，涡轮52在电机带动下进行高速旋转，液体通过涡轮52的作用(动能)产生了强大的离心力，液体先经进液管6(负压区域)被吸入到旋流腔室11内(高压区域)，液体在旋流腔室11内形成了高压湍流。然后，液体在高压的状态下急速通过空化装置的一级导流喷嘴41，进入到空化腔室内(低压区域)。在液体的内部压力急剧下降的瞬间，空化气泡破裂、消失(坍塌)，液体在流动过程中产生了空化效应。此时，液体释放一部分能量使得液体被加热。
同样的，在空化腔室内的经过一级空化后的液体再通过二级导流喷嘴42进入压力更小的混流腔室12内，液体的内部压力急剧下降的瞬间，空化气泡生成、破裂、消失(坍塌)形成二级空化。完成二次空化后，液体进一步释放能量，使得液体进一步被加热。
参考附图1，导流装置4采用的是拉瓦尔喷管或文丘里管，拉瓦尔喷管前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的液体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使液体从亚音速到音速，直至加速至超音速。文丘里管原理与拉瓦尔喷管近似。
进液管6与所述壳体1、第一节流孔板2、第二节流孔板3之间静密封。在具体的实施过程中，在其接触的部分缝隙焊接，以求达到更好的密封效果，防止未空化的液体渗入混流腔室12内。
出液口7包括设置于所述空化腔室侧壁的一级出液口17以及设置于所述混流腔室12侧壁的二级出液口27。由前述的导流装置4可知，空化腔体13和混流腔体内会分别储存一级和二级空化后的液体。按照工况的不同，可以选择一级出液口17或二级出液口27分别抽出经过一级或二级空化后的液体以适应不同的工况条件。
所述一级导流喷嘴41和二级导流喷嘴42设置的数量相同，且绕所述进液管6周围均匀间隔设置。按照这种设置方式，二级空化时液体可以更加迅速的进入混流腔室12内，提高工作效率。
本发明提供的“往复式液体空化装置”：其结构采用两级节流孔板，双向导流喷嘴组件，具有液体连续空化的所需要必备条件和动态过程。相对提高、强化了液体的空化效应。
本发明提供的“往复式液体空化装置”，应用范围广泛：
可用于液体均质和非均质的乳化处理工艺，在空化的高压及微射流作用下，加速实现液体的乳化处理工艺过程。
可利用空化效应对净水、及污水预处理进行消毒。液体空化时空气泡破裂的瞬间，导致微生物膜的破坏，分解有机物质的成分有助于消除细菌和病毒。
可利用空化效应可打破石油产品中的长聚合物链，将其转化为新的结构状态，有益于石油产品的输送及二次加工。
可利用液体空化释放的能量转化为热量，链接循环加热液体(热传媒)容器，用于热水和采暖设施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种往复式液体空化装置，其特征在于，包括：
壳体；
沿壳体内部的轴向方向设置的第一节流孔板以及第二节流孔板，所述第一节流孔板及第二节流孔板将壳体内部分割为旋流腔室、混流腔室以及空化腔室；
设置于所述混流腔室内的导流装置；
设置于所述旋流腔室内的驱动装置；
穿过所述壳体、第一节流孔板以及第二节流孔板使旋流腔室与外界相通的进液管；
开设于所述壳体侧边的出液口。
2.根据权利要求1所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述导流装置包括一级导流喷嘴和二级导流喷嘴，所述一级导流喷嘴横架于所述第一节流孔板以及第二节流孔板之间并分别与所述旋流腔室以及所述空化腔室相通；
所述二级导流喷嘴一端固定于所述第二节流孔板上并与所述空化腔室相通，另一端与所述混流腔室相通。
3.根据权利要求1所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述驱动装置包括传动轴以及涡轮，所述涡轮与所述传动轴一端固定连接并设置于所述旋流腔室内，所述传动轴另一端与外界电机的输出轴固定连接，所述传动轴与壳体之间动密封。
4.根据权利要求1所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述进液管与所述壳体、第一节流孔板、第二节流孔板之间静密封。
5.根据权利要求1所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述出液口包括设置于所述空化腔室侧壁的一级出液口以及设置于所述混流腔室侧壁的二级出液口。
6.根据权利要求2所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述一级导流喷嘴和/或二级导流喷嘴采用的结构为文丘里管结构和/或拉瓦尔喷管结构。
7.根据权利要求2或6所述的一种往复式液体空化装置，其特征在于，所述一级导流喷嘴和二级导流喷嘴设置的数量相同，且绕所述进液管周围均匀间隔设置。
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