CN113856504B - 一种卫生型气液混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫生型气液混合装置，包括呈文丘里形的管道，管道包括中部的过渡段，以及过渡段两端的上扩张段、下扩张段，上扩张段进液管口处设置有进液管，进液管包括直管段、锥形收缩段，锥形收缩段末端对着过渡段，上扩张段侧端还设置有进气口，管道内还设置有微孔分布管，微孔分布管穿过下扩张段且微孔分布管的端头位于过渡段中，微孔分布管的端头呈尖端。本发明设置微孔分布管，且微孔分布管过渡段内壁形成截面为圆环状的通道，由于微孔分布管的上端为尖端与过渡段内壁形成的通道会渐小，此时通道内的气液混合的液体流速增加，对产生的微气泡形成剪切破碎，形成离散度较高的微气泡，进而提升了气液混合的溶气效率和传质效率。
Description
技术领域
本发明涉及气液混合装置技术领域，具体涉及一种适用于食品、制药等卫生等级要求高的气液混合装置。
背景技术
在食品饮料、发酵、生物制药的生产过程中需要使用到气液混合和具溶气的液体。而现有的气液混合装置大多数未考虑到清洗及卫生问题，存在卫生死角，也不易清洗灭菌；另一方面，现有的气液混合装置工作过程中存在气泡尺寸大，易发生小气泡聚并，气液两相的体积比低导致溶气传质效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中存在的不足，提供一种适用于食品饮料、生物制药等卫生行业的溶气效率和传质效率较高的气液混合装置。
为实现上述目的，本发明一种卫生型气液混合装置，采用了如下技术方案：
一种卫生型气液混合装置，包括呈文丘里形的管道，所述管道包括中部的过渡段，以及过渡段两端的上扩张段、下扩张段，上扩张段上端为进液管口，下扩张段下端为出液管口，所述进液管口处设置有进液管，所述进液管伸入进液管口，所述进液管包括直管段以及与直管段相连并向下收缩的锥形收缩段，所述锥形收缩段末端对着所述过渡段，所述上扩张段侧端还设置有进气口，所述管道内还设置有微孔分布管，微孔分布管穿过下扩张段且微孔分布管的端头位于过渡段中，所述微孔分布管的端头呈尖端。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述进液管的直管段的管壁上均匀分布若干喷淋孔。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，喷淋孔直径为0.1mm～1mm，喷射角度范围为100°～130°，喷淋孔通道总截面积为锥形收缩段末端出口截面积的1/10～1/5。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述锥形收缩段的锥角R为15°～25°，锥形收缩段的长度为上扩张段长度的2/3～4/5。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述进液管的直管段由带有微孔的喷淋球段替换。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述进液管连接有液体物料输送组件，所述液体物料输送组件包括依次布设的液体过滤器、输料泵、单向阀、压力传感器。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述进气口连接有气体物料输送组件，所述气体物料输送组件包括减压阀、第二单向阀。
本发明一种卫生型气液混合装置的进一步改进之处在于，所述微孔分布管连接有第二气体物料输送组件，所述第二气体物料输送组件包括减压阀、气体流量计、第三单向阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设置微孔分布管，且微孔分布管过渡段内壁形成截面为圆环状的通道，由于微孔分布管的上端为尖端与过渡段内壁形成的通道会渐小，此时通道内的气液混合的液体流速增加，对产生的微气泡形成剪切破碎，形成离散度较高的微气泡，进而提升了气液混合的溶气效率和传质效率。
2、本发明可以通过进液管流进清洗消毒剂，配合直管段上的喷淋孔，实现装置整体的无死角消毒，保证装置的清洁干净。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1管道，11过渡段，12上扩张段，13下扩张段，2进液管，21直管段，211喷淋孔，22锥形收缩段，3进气口，4微孔分布管，51液体过滤器，52输料泵，53单向阀，54压力传感器，61减压阀，62第二单向阀，63气体流量计，64第三单向阀。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示，一种卫生型气液混合装置，包括呈文丘里形的管道1，所述管道1包括中部的过渡段11，以及过渡段11两端的上扩张段12、下扩张段13，上扩张段上端为进液管口，下扩张段下端为出液管口，所述进液管口处设置有进液管2，所述进液管2伸入上扩张段12，进液管2与上扩张段12中心轴同轴，所述进液管2包括直管段21以及与直管段相连并向下收缩的锥形收缩段22，所述锥形收缩段22末端对着所述过渡段11，具体的，锥形收缩段22末端与过渡段11上端平齐或者略微伸入过渡段，所述锥形收缩段22末端的开口外径略小于过渡段11内径，所述上扩张段12侧端还设置有进气口3，进而上扩张段12就形成了气液混合区。管道1内还设置有微孔分布管4，微孔分布管4穿过下扩张段13且微孔分布管4的端头位于过渡段11中，所述微孔分布管4的端头呈圆锥状尖端，微孔分布管的尖端部以及靠近尖端部的管壁上设置有微孔，优选的，微孔直径介于10um～50um，圆锥状尖端的锥角为20°～75°，微孔分布管的管径为过渡段内径的1/5～1/2，此时过渡段内就形成了二次气泡发生区，微孔分布管也与进液管中心轴同轴布设。
进一步的，所述进液管的直管段21的管壁上均匀分布若干喷淋孔211。喷淋孔直径为0.1mm～1mm，喷射角度范围为100°～130°，喷淋孔通道总截面积为锥形收缩段末端出口截面积的1/10～1/5。所述锥形收缩段的锥角R为15°～25°，锥形收缩段的长度为上扩张段长度的2/3～4/5。
具体的，上述进液管的直管段21也可以由带有微孔的喷淋球段进行替换。
具体的，所述进液管连接有液体物料输送组件，所述液体物料输送组件包括依次布设的液体过滤器51、输料泵52、单向阀53、压力传感器54。所述进气口连接有气体物料输送组件，所述气体物料输送组件包括减压阀61、第二单向阀62。所述微孔分布管连接有第二气体物料输送组件，所述第二气体物料输送组件包括减压阀61、气体流量计63、第三单向阀64。
上述气体物料选自空气、氧气、氮气、二氧化碳，合成气气体中的至少一种；上述液体物料选自水溶液、咖啡溶液，牛奶、豆奶、果汁、啤酒的至少一种
本发明的工作原理为：液体物料通过液体过滤器，经过输料泵加压，通过单向阀泵入进液管，同时，气体物料通过减压阀调节压力，通过第二单向阀进入上扩张段，液体物料在通过锥形收缩段时根据伯努利方程，此时流体的静压转变为动压，表现为速度增加，静压降低,产生高速射流，液体物料与气体物料在锥形收缩段末端与过渡段上端处实现气液初步的混合，同时，液体物料在通过喷淋孔时也会有部分与气体物料进行混合，之后初步混合的气液进入过渡段，过渡段内的微孔气体分布管工作，进而气液的二次混合，同时，微孔气体分布管上端为圆锥状尖端，使得微孔气体分布管与过渡段内壁之间的通道自上而下渐小设置，根据伯努利方程，通过缩小的通道时流速增加，静压降低，较高的液体流速使流体有效地对微孔气体分布管所产生的气泡形成剪切破碎，同时初次混合、二次混合时产生的较大气泡在环形通道段内静压降低时发生撕裂破碎，形成微气泡，随后具有微气泡的气液混合液进入下扩张段，静压迅速上升，有利于微气泡进一步溶解于液体，形成的气液混合物最终从出液管口持续排出。在清洗时，清洗消毒剂作为液体物料进入，关闭减压阀，打开出液管口连接的调节阀，启动输料泵，再直管段上设置的喷淋孔对装置进行全方位的清洗消毒。
具体的，通过控制进气口的压力与进液管的压力差，以及微孔气体分布管进气压力与所述进液管的压力差，以调控微气泡的尺寸、气液体积比和微气泡的尺寸分布；其中，控制所述进气段的压力高于所述进液段的压力，且压力差为0.03-0.3MPa，优选压力差为0.05-0.15MPa。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种卫生型气液混合装置，其特征在于：包括呈文丘里形的管道，所述管道包括中部的过渡段，以及过渡段两端的上扩张段、下扩张段，上扩张段上端为进液管口，下扩张段下端为出液管口，所述进液管口处设置有进液管，所述进液管伸入进液管口，所述进液管包括直管段以及与直管段相连并向下收缩的锥形收缩段，所述锥形收缩段末端对着所述过渡段，所述上扩张段侧端还设置有进气口，所述管道内还设置有微孔分布管，微孔分布管穿过下扩张段且微孔分布管的端头位于过渡段中，所述微孔分布管的端头呈尖端，所述进液管的直管段的管壁上均匀分布若干喷淋孔，所述进气口连接有气体物料输送组件，所述气体物料输送组件包括减压阀、第二单向阀，所述微孔分布管连接有第二气体物料输送组件，所述第二气体物料输送组件包括减压阀、气体流量计、第三单向阀，所述气体物料输送组件的所述减压阀与所述第二气体物料输送组件的所述减压阀为同一减压阀。
2.根据权利要求1所述一种卫生型气液混合装置，其特征在于：喷淋孔直径为0.1mm～1mm，喷射角度范围为100°～130°，喷淋孔通道总截面积为锥形收缩段末端出口截面积的1/10～1/5。
3.根据权利要求2所述一种卫生型气液混合装置，其特征在于：所述锥形收缩段的锥角R为15°～25°，锥形收缩段的长度为上扩张段长度的2/3～4/5。
4.根据权利要求1所述一种卫生型气液混合装置，其特征在于：所述进液管的直管段由带有微孔的喷淋球段替换。
5.根据权利要求1所述一种卫生型气液混合装置，其特征在于：所述进液管连接有液体物料输送组件，所述液体物料输送组件包括依次布设的液体过滤器、输料泵、单向阀、压力传感器。
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