CN113952882B - 一种组合水力空化装置及其空化发生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组合水力空化装置及其空化发生方法。一种组合水力空化装置，包括壳体，壳体的内部设置有转轴，壳体的外部设置有驱动转轴转动的驱动系统，转轴上设置有空化结构，空化结构包括转子和套筒，套筒沿其周向方向开设有多个节流孔。一种组合水力空化装置的空化发生方法，包括如下步骤：S1、含油污泥从进料口流入壳体；S2、在转子和套筒之间的间隔处形成低压区；S3、发生空化形成空泡，空泡携带油分通过气口溢出；S4：含油污泥从出料口流出壳体。本发明兼具节流装置和旋转装置发生空化的优点，以有效提高空化效果，并有利于物料充分混合和反应。
Description
技术领域
本发明涉及化工流体技术领域，尤其涉及一种组合水力空化装置及其空化发生方法。
背景技术
空化是指液体内局部压力下降时，液体内部或液固交界面上气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。当液体的局部压力降低到饱和蒸汽压以下时，含有永久性气体的气核就会产生空化现象，称为“空化初生”。当液体继续流动，由于系统中的压力恢复，空泡将发生溃灭。
按照基本结构的不同，水力空化发生器一般可以分为孔板式、文丘里管式和旋转式，上述结构均存在处理量小、效率低下、结构复杂、能耗大的问题，无法应用于含油污泥油份降解过程中。因此急需一种结构简单，适应性强，空化效果好的水力空化装置实现含油污泥中油与泥分离，并有利于物料充分混合和反应。
发明内容
本发明公开的一种组合水力空化装置及其空化发生方法，兼具节流装置和旋转装置发生空化的优点，以有效提高空化效果，并有利于物料充分混合和反应。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种组合水力空化装置，包括壳体，所述壳体上开设有进料口、出料口和气口，所述壳体的内部设置有转轴，所述转轴的轴线和壳体的轴线重合，所述壳体的外部设置有驱动转轴转动的驱动系统，所述转轴上设置有空化结构，所述空化结构包括转子和套筒，所述套筒和转轴同轴设置，所述套筒固设于壳体内部，所述转子固设于转轴上，所述套筒套设在转子外部，所述套筒沿其周向方向开设有多个节流孔。
进一步地，所述节流孔沿套筒的轴线方向均布有多个。
进一步地，所述节流孔设置为圆形、方形或多边形。
进一步地，所述节流孔的孔径为2-5mm。
进一步地，驱动系统包括驱动电机和联轴器，所述转轴通过联轴器和驱动电机同轴转动。
进一步地，所述转子包括固定环，所述固定环套设于转轴的外部，所述固定环和转轴之间设置有若干叶片。
进一步地，所述叶片成倾斜设置，相邻叶片之间形成夹角。
进一步地，所述转子沿转轴的轴线方向均布有多个。
进一步地，所述套筒和转子之间的间隔为0.5mm-1.0mm。
为了实现上述目的，本发明还提供的技术方案是：
一种组合水力空化装置的空化发生方法，包括如下步骤：
S1、含油污泥从进料口流入壳体；
S2、通过驱动系统驱动转轴带动转子和套筒同步转动，在转子和套筒之间的间隔处形成低压区；
S3、含油污泥的泥浆液高速通过节流孔，流道截面变小，含泥浆液的流速增加，发生空化形成空泡，空泡携带油分通过气口溢出；
S4：含油污泥从出料口流出壳体。
本发明公开的一种组合水力空化装置的有益效果：
1、通过带有节流孔的套筒和转子配合诱发空化，产生大量空泡，对空泡的运输性强，空化效率高，可大规模推广使用；
2、本发明设备结构简单，安全性高，占地面积小，设备制造成本低廉，空化效率高，适用于工业化大规模应用；
3、本发明可以通过控制流量和叶轮转速控制空化程度，可根据实际需求改变转子叶片数量、排列层数和套筒表面的孔的数量，从而获得不同程度的空化效果，大大提高了该水力空化装置的可控性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种组合水力空化装置的整体结构示意图；
图2为本发明公开的一种组合水力空化装置的俯视图；
图3为图2中的A-A向剖视图；
图4为本发明公开的一种组合水力空化装置中显示转子、转轴之间连接关系的示意图；
图5为本发明公开的一种组合水力空化装置中套筒的的整体结构示意图。
图中：1、壳体；11、进料口；12、出料口；13、气口；2、转轴；3、驱动系统；31、驱动电机；32、联轴器；4、空化结构；41、转子；411、固定环；412、叶片；42、套筒；421、节流孔。
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1-5，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。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。
实施例1
参照图1，本申请提供一种组合水力空化装置，包括用于容纳含油污泥的壳体1，壳体1设置为圆柱状，本实施例以壳体1竖向放置为例，壳体1侧壁上侧开设有进料口11，壳体1侧壁下侧开设有出料口12，进料口11和出料口12分别设置在壳体1对角线的两端。壳体1侧壁的上侧还开设有气口13，气口13和进料口11相对。
结合图2和图3，壳体1的内部设置有转轴2，转轴2轴线和壳体1的轴线重合。壳体1的外部设置有驱动系统，转轴2的上端贯穿于壳体1的顶壁。驱动系统包括驱动电机31和联轴器，驱动电机31固定安装在壳体1的外部，驱动电机31的输出轴和转轴2同轴设置，驱动电机31的输出轴和联轴器键连接，转轴2通过联轴器和驱动电机31同轴转动，通过驱动电机31驱动转轴2高度转动。
结合图3和图4，壳体1内设置有空化结构4，空化结构4包括转子41和套筒42。转子41包括圆形设置的固定环411，固定环411套设于转轴2的外部，且固定环411内壁和转轴2外壁之间预留有间隔，该间隔处设置有若干叶片412，若干叶片412沿固定环411的周向方向等间距排布；叶片412的一端和固定环411内壁固设连接、另一端和转轴2的外壁固定连接，固定环411通过叶片412和转轴2同步转动。叶片412成倾斜设置，相邻两个叶片412之间形成夹角，该夹角优选为90°。
结合图3和图4，转子41为多个，多个转子41沿转轴2的轴线方向从上至下等间距排布。套筒42为上下两端开口的圆筒状，套筒42的轴线和转轴2的轴线重合，套筒42的上端和壳体1顶壁固定连接、下端为自由端，套筒42罩设于多个转子41的外部，且套筒42的内周面和固定环411外周面之间预留间隙，该间隙为0.5mm-1.0mm，进一步优选为1.0mm。
结合图3和图5，套筒42沿其周向方向开设有多个节流孔421，节流孔421连通空腔的内部和外部，多个节流孔421为一组，套筒42沿其轴线方向设置有多组节流孔421。节流孔421可选成圆形、方形或多边形，相邻组节流孔421的形状不同、孔径不同。本实施例以五组节流孔421为例，五组节流孔421从上至下依次为条形竖孔、矩形方孔、条形竖孔、矩形方孔、圆孔，且条形竖孔的孔径小于矩形方孔的孔径。转轴2转动时驱动转子41和套筒42共高速转动，转动的同时，转子41和套筒42均与液体之间存在相对运动，通过叶片412对液体进行切割，在转子41和套筒42之间的间隔处形成低压区，液体高速通过节流孔421，流道截面变小，液体流速增加，液体压力减小，当压力降至水的饱和蒸汽压以下时，发生空化形成空泡。
实施例2
本申请公开的一种组合水力空化装置的空化发生方法，包括如下步骤：
S1：称取含油率为15％含油污泥400g和水800ml水从进料口11加入壳体1内部；
S2：启动驱动电机31，驱动电机31带动转子41高速搅拌，搅拌速度为6000r/min，搅拌时间为20min，由于套筒42和壳体1相对位置固定，当转子41高速转动时，在转子41和套筒42之间的间隔处形成低压区；
S3：含油污泥和水混合后的泥浆液被吸入套筒42中，转子41在高速旋转过程中产生强大的剪切力，将含油污泥打碎，同时又产生离心力，将打碎的含油污泥泥浆从带孔套筒42的孔中甩出，在这一体系中会发生空化现象，并产生大量空泡，含油污泥经水力空化处理后，油分随着空泡向上浮出，最后从壳体1上部气口13溢出回收；
S4：处理结束后，含油污泥泥浆从壳体1下部出料口12收集。含油污泥经过本套装置处理后，处理后油泥含油率降低至0.8％，满足目前通用的行业标准《油田含油污泥综合利用污染控制标准》(DB23/T1413-2010)和国家环保部规定的排放标准(HJ60T-2011)。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种空化发生方法，其特征在于，采用组合水力空化装置处理含油污泥，包括如下步骤：
S1、含油污泥从进料口(11)流入壳体(1)；
S2、启动驱动电机(31)，驱动电机(31)带动转子(41)高速搅拌，由于套筒(42)和壳体(1)相对位置固定，当转子(41)高速转动时，在转子(41)和套筒(42)之间的间隔处形成低压区；
S3、含油污泥的泥浆液高速通过节流孔(421)，流道截面变小，含泥浆液的流速增加，发生空化形成空泡，空泡携带油分通过气口(13)溢出；
S4：含油污泥从出料口(12)流出壳体(1)；
所述组合水力空化装置，包括壳体(1)，所述壳体(1)上开设有进料口(11)、出料口(12)和气口(13)，所述壳体(1)的内部设置有转轴(2)，所述转轴(2)的轴线和壳体(1)的轴线重合，所述壳体(1)的外部设置有驱动转轴(2)转动的驱动系统，所述转轴(2)上设置有空化结构(4)，所述空化结构(4)包括转子(41)和套筒(42)，所述套筒(42)和转轴(2)同轴设置，所述套筒(42)固设于壳体(1)内部，所述转子(41)固设于转轴(2)上，所述套筒(42)套设在转子(41)外部，所述套筒(42)沿其周向方向开设有多个节流孔(421)，多个节流孔(421)为一组，套筒(42)沿其轴线方向设置有五组节流孔(421)，五组节流孔(421)从上至下依次为条形竖孔、矩形方孔、条形竖孔、矩形方孔、圆孔，且条形竖孔的孔径小于矩形方孔的孔径，所述转子(41)包括固定环(411)，所述固定环(411)套设于转轴(2)的外部，所述固定环(411)和转轴(2)之间设置有若干叶片(412)。
2.根据权利要求1所述的一种空化发生方法，其特征在于，所述节流孔(421)的孔径为2-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种空化发生方法，其特征在于，驱动系统包括驱动电机(31)和联轴器，所述转轴(2)通过联轴器和驱动电机(31)同轴转动。
4.根据权利要求1所述的一种空化发生方法，其特征在于，所述叶片(412)成倾斜设置，相连两个叶片(412)之间形成夹角。
5.根据权利要求1所述的一种空化发生方法，其特征在于，所述转子(41)沿转轴(2)的轴线方向均布有多个。
6.根据权利要求1所述的一种空化发生方法，其特征在于，所述套筒(42)和转子(41)之间的间隔为0.5mm-1.0mm。
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| CN113952882A (zh) | 2022-01-21 |
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