CN113828234A - 一种纳米气泡发生装置及纳米气泡的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米气泡生成设备技术领域，特指一种纳米气泡发生装置及纳米气泡的生产方法；所述纳米气泡发生装置是在壳体内设置有孔板将壳体内腔分隔成混流腔室与漩流腔室，所述漩流腔室内设置有驱动轴，在驱动轴上沿轴向间隔设置有两个以上的离心叶轮组件，所述孔板上设置有导流进口及若干喷嘴，导流进口连通混流腔室与漩流腔室，所述壳体上设置有与混流腔室连通的气液进口与气液混合流出口，所述驱动轴由动力源驱动转动；本发明使用多级离心轮可以显着提高气流、液流的压力和流速，从而获得更高的涡流、湍流的动能，使其处理的液体介质达到更佳地效果。
Description
技术领域：
本发明属于纳米气泡生成设备技术领域，可用于水质净化、热力工程等相关领域，特指一种纳米气泡发生装置及纳米气泡的生产方法。
背景技术：
“纳米气泡”(超细气泡)，是水溶液中的纳米级气态，能够改变水的正常特性。按照国际标准化组织(ISO)的定义，当气泡的直径在50微米以下的称作微米气泡，而100纳米以下的称作为“纳米气泡”，典型的平均直径约为80nm。
“纳米气泡”具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。正是这些特性使处理过的“纳米气泡”具有独特的功能，使其“纳米气泡”在改善水质方面有着显著的效果。并在工、农业生产、环境治理等领域中得到了广泛的应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种性能好、工作效率高且能降低运营成本的纳米气泡发生装置及纳米气泡的生产方法。
本发明是这样实现的：
本发明的其中一个目的是提供一种纳米气泡发生装置，包括壳体，在壳体内设置有孔板将壳体内腔分隔成混流腔室与漩流腔室，所述漩流腔室内设置有驱动轴，在驱动轴上沿轴向间隔设置有两个以上的离心叶轮组件，所述孔板上设置有导流进口及若干喷嘴，导流进口连通混流腔室与漩流腔室，所述壳体上设置有与混流腔室连通的气液进口与气液混合流出口，所述驱动轴由动力源驱动转动。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述驱动轴的一端伸出壳体之外，所述驱动轴与壳体之间通过轴封密封。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述离心叶轮组件包括离心叶轮设置在离心叶轮外的导流罩。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述离心叶轮组件设置有两个。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述壳体为空心圆柱体。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述若干喷嘴以导流进口为中心，周向均布设置在孔板上。
在上述的一种纳米气泡发生装置中，所述若干喷嘴位于混流腔室内，且若干喷嘴的进口端设置在孔板上、出口端悬空设置。
本发明的另一个目的是提供一种纳米气泡发生方法，包括如下步骤：
步骤1：动力源启动时带动驱动轴开始转动，离心叶轮同时在漩流腔室中高速旋转产生离心力，气体、液体在离心力的作用下通过气液进口被抽吸入到漩流腔室中，并在离心叶轮组件的动能的作用下，气体和液体形成混合的微气泡的状态；
步骤2：导流罩中的导叶片在离心叶轮后面形成反方向的轴对称液体高速喷射流，将微气泡挤压进喷嘴中形成气液两相流，再被分流到混流腔室中；
步骤3：气液两相流发生了相应速度和压力的急剧变化，压力和速度的突然降低导致其液体流动中被压缩气体形成的微气泡瞬间膨胀、破裂，激发出液体内部的巨大能量，从而在液体中产生了类似于液体的空化效应，在运动过程中，液相和气相继续积极地相互作用，气液混合物和气泡重新分解、聚合相互碰撞，形成了纳米气泡的气液相流，经由气液混合流出口排放到系统或终端。
本发明相比现有技术突出的优点是：
1、本发明使用多级离心轮可以显着提高气流、液流的压力和流速，从而获得更高的涡流、湍流的动能，使其处理的液体介质达到更佳地效果。
2、本发明可以提高其纳米气泡发生装置的性能和工作效率及降低运营成本。
3、本发明应用范围广，可应用于水处理领域及液体的加热系统等。
附图说明：
图1是本发明的正视剖面结构示意图；
图2是本发明的右视剖面结构示意图。
图中：1、壳体；2、漩流腔室；3、混流腔室；4、孔板；51、气液进口；52、导流进口；6、气液混合流出口；7、驱动轴；81、一级导流罩；82、二级导流罩；91、一级离心叶轮；92、二级离心叶轮；10、喷嘴。
具体实施方式：
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—2：
一种纳米气泡发生装置，包括壳体1，所述壳体1为空心圆柱体。在壳体1内设置有孔板4将壳体内腔分隔成混流腔室3与漩流腔室2，所述漩流腔室2内设置有驱动轴7，所述驱动轴7由动力源驱动转动，所述动力源优选电机。在驱动轴7上沿轴向间隔设置有两个以上的离心叶轮组件，所述孔板4上设置有导流进口52及若干喷嘴10，导流进口52连通混流腔室3与漩流腔室2，所述壳体1上设置有与混流腔室3连通的气液进口51与气液混合流出口6。
本发明采用多级离心叶轮组件可以显著提高气流、液流的压力和流速，从而获得更高的涡流、湍流的动能。使其处理的液体介质达到更佳地效果。
本发明所述驱动轴7的一端伸出壳体1之外，所述驱动轴7与壳体1之间通过轴封密封，可以防止漩流腔室2内的液体向外渗漏。
进一步地，本发明所述离心叶轮组件包括离心叶轮设置在离心叶轮外的导流罩。本实施例的离心叶轮组件设置有两个。分别为一级离心叶轮组件、二级离心叶轮组件。所述一级离心叶轮组件包括一级离心叶轮91和一级导流罩81，二级离心叶轮组件包括二级离心叶轮92和二级导流罩82。
在本发明中，所述若干喷嘴10以导流进口52为中心，周向均布设置在孔板4上。喷嘴10的具体数量根据实际需求设定，在本实施例中，所述喷嘴10设置有四个。
其中，所述若干喷嘴10的具体安装结构是：若干喷嘴10位于混流腔室3内，且若干喷嘴10的进口端设置在孔板4上、出口端悬空设置。喷嘴10的内孔结构为：靠近孔板4的一端为外大内小的喇叭孔，另一端为直孔，直孔的孔径小于或等于喇叭孔的小孔。
本发明由多级叶轮、多级导流罩的作用形成高压区域(漩流腔室2)，使其气体(占总体积的5-15％)、液体的压力、流速增加，气相和液相混合由漩流腔室2、混流腔室3两个功能腔室组成。在漩流腔室2中，气体、液体在涡流、湍流的相互作用，由此形成气液混合物。在混流腔室3中，气液混合物和气泡重新分解、聚合相互碰撞，形成了“纳米气泡”的气液两相流。由气、液混合流出口排放到系统或终端。
本发明的另一个目的是提供一种纳米气泡发生装置的纳米气泡发生方法，包括如下步骤：
步骤1：动力源启动时带动驱动轴7开始转动，离心叶轮同时在漩流腔室2中高速旋转产生离心力，气体、液体在离心力的作用下通过气液体进口51被抽吸入到漩流腔室2中，并在离心叶轮组件的动能的作用下，气体和液体形成混合的微气泡的状态；
步骤2：一级导流罩81、二级导流罩82中的导叶片在一级离心叶轮91、二级离心叶轮92后面形成反方向的轴对称液体高速喷射流，将微气泡挤压进喷嘴10中形成气液两相流，再被分流到混流腔室3中；
步骤3：气液两相流发生了相应速度和压力的急剧变化，压力和速度的突然降低导致其液体流动中被压缩气体形成的微气泡瞬间膨胀、破裂，激发出液体内部的巨大能量，从而在液体中产生了类似于液体的空化效应，在运动过程中，液相和气相继续积极地相互作用，气液混合物和气泡重新分解、聚合相互碰撞，形成了纳米气泡的气液相流，经由气、液混合流出口6排放到系统或终端。
本发明的应用：
“纳米气泡”技术已成功用于在水处理领域中应用多年。纳米气泡”处理液体的工作原理是在液体中产生。“纳米气泡”(空化效应)，从而导致物理化学相互作用，起到水体消毒的效果。此外，可结合膜单元(超滤和纳滤)水处理工艺。“纳米气泡”技术用作于水处理过工艺环节中(无化学试剂)减少对水体的二次污染。除了上述应用，本发明“纳米气泡”效应有助于强化液体传热过程可利用“纳米气泡”效应释放的能量转化的热量，可用于液体的加热系统。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纳米气泡发生装置，其特征在于：包括壳体(1)，在壳体(1)内设置有孔板(4)将壳体(1)内腔分隔成混流腔室(3)与漩流腔室(2)，所述漩流腔室(2)内设置有驱动轴(7)，在驱动轴(7)上沿轴向间隔设置有两个以上的离心叶轮组件，所述孔板(4)上设置有导流进口(52)及若干喷嘴(10)，导流进口(52)连通混流腔室(3)与漩流腔室(2)，所述壳体(1)上设置有与混流腔室(3)连通的气液进口(51)与气液混合流出口(6)，所述驱动轴(7)由动力源驱动转动。
2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述驱动轴(7)的一端伸出壳体(1)之外，所述驱动轴(7)与壳体(1)之间通过轴封密封。
3.根据权利要求1所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述离心叶轮组件包括离心叶轮设置在离心叶轮外的导流罩。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述离心叶轮组件设置有两个。
5.根据权利要求1所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述壳体(1)为空心圆柱体。
6.根据权利要求1所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述若干喷嘴(10)以导流进口(52)为中心，周向均布设置在孔板(4)上。
7.根据权利要求6所述的一种纳米气泡发生装置，其特征在于：所述若干喷嘴(10)位于混流腔室(3)内，且若干喷嘴(10)的进口端设置在孔板(4)上、出口端悬空设置。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种纳米气泡发生装置的纳米气泡发生方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：动力源启动时带动驱动轴(7)开始转动，离心叶轮同时在漩流腔室(2)中高速旋转产生离心力，气体、液体在离心力的作用下通过气液进口(51)被抽吸入到漩流腔室(2)中，并在离心叶轮组件的动能的作用下，气体和液体形成混合的微气泡的状态；
步骤2：导流罩(81、82)中的导叶片在离心叶轮(91、92)后面形成反方向的轴对称液体高速喷射流，将微气泡挤压进喷嘴(10)中形成气液两相流，再被分流到混流腔室(3)中；
步骤3：气液两相流发生了相应速度和压力的急剧变化，压力和速度的突然降低导致其液体流动中被压缩气体形成的微气泡瞬间膨胀、破裂，激发出液体内部的巨大能量，从而在液体中产生了类似于液体的空化效应，在运动过程中，液相和气相继续积极地相互作用，气液混合物和气泡重新分解、聚合相互碰撞，形成了纳米气泡的气液相流，经由气液混合流出口(10)排放到系统或终端。
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