CN115025650A - 一种微米级气泡的发生喷头及发生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微米级气泡的发生喷头，包括圆筒状的喷头本体，由节流板将喷头本体分隔成进液室和发生室，节流板设有圆形透过孔；进液室顶部设有进液口，进液室经进液口与供液管连接，在动力设备作用下使液相流体进入进液室；在喷头本体外环设有圆筒状导流室，导流室设有进气口，在发生室外壁设有切向进气孔，气相流体经进气口进入导流室，经进气孔切向进入发生室。本发明还公开了一种微米级气泡的发生系统，包括提供液相流体的供液槽、微米级气泡的发生喷头、用于存放气液混合流体的发生槽；微米级气泡的发生喷头置于发生槽内，微米级气泡的发生喷头的进液室经供液管与供液槽相连，微米级气泡的发生喷头的进气口与供气管相连。

Description

一种微米级气泡的发生喷头及发生系统
技术领域
本发明属于洗涤、环保及化工行业领域，涉及一种微米级气泡的发生喷头及发生系统。
背景技术
气液混合广泛应用于石油、化工、环保等领域，通常在非传质或非反应两相使用较多。传统气液混合技术主要有搅拌、鼓泡、自激、气液混合泵等，这些技术依赖的设备一般都存在体积大、噪音大、耗能高、效率低等不足，在工业应用中受到很多限制。并且传统气液混合技术产生的气泡往往较大，气相在液相中粒径多为毫米级甚至厘米级，这就导致气液间接触不充分，传质效率低。如果在化学反应中使用传统气液混合技术，会导致反应不充分、不完全，从而降低反应效率。人们一直在探索新的气液混合方法，以提高气相与液相的传质效率，达到最佳的传质效果。若能通过微米气泡发生技术，将气体打散成微米级气泡与液体混合，可极大增强气相与液相的接触面积，提高传质效果，提升反应效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微米级气泡的发生喷头，可使进入发生喷头的气体形成微米级气泡，与进入发生喷头的液体充分混合，从而增强气相与液相的接触面积，提高传质效果，提升反应效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种微米级气泡的发生喷头，包括圆筒状的喷头本体，由节流板将喷头本体分隔成进液室和发生室，节流板为液相流体加速装置，所述的节流板设有圆形透过孔；所述的进液室顶部设有进液口，进液室经进液口与供液管连接，在动力设备作用下使液相流体以较大的动能进入进液室；在所述的喷头本体外环设有圆筒状导流室，所述的导流室设有进气口，在所述的发生室外壁设有切向进气孔，气相流体经进气口进入导流室，在导流室内围绕发生室外壁流动，沿发生室外壁切向设置的进气孔进入发生室。
所述的进液口通常采用圆形进液口，进液口可以由进液室顶部敞口设计形成。所述的发生室底部敞口形成出口。
所述的透过孔的个数至少为1个，具体可以为1个、3个、2n个，n为正整数；当透过孔的个数大于1个时，透过孔在节流板上均匀分布。
所述的透过孔的直径d为0.5mm～5mm。
所述的导流室的下沿高于所述的发生室的下沿。
在所述的发生室外壁的竖直方向至少设有1个切向进气孔；在所述的发生室外壁上沿同一圆周设有至少1个进气孔；所述的进气孔的直径为0.5～2mm。
优选的，在所述的发生室外壁上沿同一圆周设有2个以上进气孔时，进气孔沿圆周均匀分布。
本发明的另一个目的是提供一种微米级气泡的发生系统，包括提供液相流体的供液槽、微米级气泡的发生喷头、用于存放气液混合流体的发生槽；所述的微米级气泡的发生喷头置于发生槽内，微米级气泡的发生喷头的进液室经供液管与供液槽相连，微米级气泡的发生喷头的进气口与供气管相连。
在所述的供液管上设有动力设备，由动力设备为液相流体提供动能。所述的动力设备进口端之前的供液管为吸入管、输出端之后的供液管为排出管，吸入管与供液槽连接，排出管上设有压力表和流量计，压力表用于测量动力设备出口的压力，流量计用于测量液相流体的流量。
所述的动力设备为泵。
本发明微米级气泡的发生喷头的原理：常压或正压的气相流体经进气口进入导流室，在导流室内围绕发生室外壁流动，沿发生室外壁切向设置的进气孔进入发生室；在动力设备作用下，液相流体以较大的动能进入进液室，因为有节流板阻隔，进液室内的液相流体具有较大的压能，带有一定压力的液相流体经过透过孔后垂直高速射入发生室，通过孔射流效应，将液相静压能转换为动能，此时液相流体流速大大增加，动能增大，在发生室内与从导流室切向流入的气相流体激烈碰撞混合，将其撕裂成微米级气泡，携带微米气泡的混合流体再在动能作用下自发生室底部排出。本发明微米级气泡增大了气液接触面积，大大提高了气液混合效果，提升了反应效率。
附图说明
图1为实施例1微米级气泡的发生喷头的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图1的B-B向剖视图；
图4为实施例2微米级气泡的发生系统的结构示意图。
图中，1-进液室，2-节流板，3-导流室，4-进气口，5-发生室，6-发生室外壁，7-透过孔，8-进气孔，21-泵，22-供液槽，23-吸入管，24-压力表，25-流量计，26-排出管，27-微米级气泡的发生喷头，28-发生槽，29-供气管。
具体实施方式
下面结合具体方式对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1-图3所示，一种微米级气泡的发生喷头，包括圆筒状的喷头本体，由节流板2将喷头本体分隔成上部进液室1和下部发生室5，所述的节流板2设有6个均匀分布的圆形透过孔7；所述的进液室1顶部敞口形成进液口，进液室1经进液口与供液管连接，由泵将液相流体泵入进液室；在所述的喷头本体外环设有圆筒状导流室3，所述的导流室3设有进气口4用于和供气管连接，在所述的发生室外壁6设有1个切向进气孔8，气相流体经进气口4进入导流室3，在导流室3内围绕发生室外壁6流动，沿发生室外壁6切向设置的进气孔8进入发生室5；所述的发生室5底部敞口形成出口。
所述的透过孔7的直径d为1mm，6个透过孔的截面积之和为4.71mm2。
所述的导流室3的下沿高于所述的发生室5的下沿。
所述的发生室5的直径是20mm。
所述的进气孔8的直径为1.2mm。
实施例2
如图4所示，一种微米级气泡的发生系统，包括提供液相流体的供液槽22、实施例1所述的微米级气泡的发生喷头27、用于存放气液混合流体的发生槽28；微米级气泡的发生喷头27置于发生槽28内，微米级气泡的发生喷头27的进液室1经供液管与供液槽22相连，在所述的供液管上设有泵21，由泵21为液相流体提供动能，所述的泵21进口端之前的供液管为吸入管23、输出端之后的供液管为排出管26，排出管26上设有压力表24和流量计25，压力表24用于测量泵出口的压力，流量计26用于测量液相流体的流量；微米级气泡的发生喷头27的进气口4与供气管29相连。
泵21出口流量1m3/h，泵出口出口的管径10mm，截面积为78.5mm2，则流速为3.54m/s；发生喷头27的进液口压力见表1；透过孔7的直径d为1mm，数量为6，6个透过孔的截面积之和为4.71mm2；发生室5的直径为20mm，发生室5的出口常压。
使用本实施例微米级气泡的发生系统时：由供气管29输送压缩空气，经进气口4进入导流室3，在导流室3内围绕发生室外壁6流动，经发生室外壁切向设置的进气孔8切向进入发生室；同时，在泵21作用下，水以较大的动能进入进液室1，因为节流板阻隔，进液室内的水流产生较大的压能，水流经过透过孔7后垂直高速射入发生室5，此时水流流速大大增加，动能增大，在发生室5内与从导流室切向流入的气相激烈碰撞混合，将其撕裂成微米级气泡，携带微米气泡的混合流体再在动能作用下自发生室底部排出进入发生槽。待发生系统混合流体运行稳定后，即时取样，使用麦奇克S3500激光粒径分布仪检测气泡粒径分布，检测结果如表1，由检测结果可以证明，本实施例微米级气泡的发生系统具备实现产生微米气泡的能力，微米级气泡能够增大气液接触面积，大大提高气液混合效果。
表1.气泡粒径分布
Figure BDA0003686981810000041

Claims (10)

1.一种微米级气泡的发生喷头，其特征在于：包括圆筒状的喷头本体，由节流板将喷头本体分隔成进液室和发生室，所述的节流板设有圆形透过孔；所述的进液室顶部设有进液口，进液室经进液口与供液管连接，在动力设备作用下使液相流体进入进液室；在所述的喷头本体外环设有圆筒状导流室，所述的导流室设有进气口，在所述的发生室外壁设有切向进气孔，气相流体经进气口进入导流室，沿发生室外壁切向设置的进气孔进入发生室。
2.根据权利要求1所述的微米级气泡的发生喷头，其特征在于：所述的进液口为圆形进液口；所述的发生室底部敞口。
3.根据权利要求1所述的微米级气泡的发生喷头，其特征在于：所述的透过孔的个数至少为1个；所述的透过孔的直径d为0.5mm～5mm。
4.根据权利要求3所述的微米级气泡的发生喷头，其特征在于：当透过孔的个数大于1个时，透过孔在节流板上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的微米级气泡的发生喷头，其特征在于：所述的导流室的下沿高于所述的发生室的下沿。
6.根据权利要求1所述的微米级气泡的发生喷头，其特征在于：在所述的发生室外壁的竖直方向至少设有1个切向进气孔；在所述的发生室外壁上沿同一圆周设有至少1个进气孔；所述的进气孔的直径为0.5～2mm。
7.一种微米级气泡的发生系统，其特征在于：包括提供液相流体的供液槽、权利要求1-6任一项所述的微米级气泡的发生喷头、用于存放气液混合流体的发生槽；所述的微米级气泡的发生喷头置于发生槽内，微米级气泡的发生喷头的进液室经供液管与供液槽相连，微米级气泡的发生喷头的进气口与供气管相连。
8.根据权利要求7所述的微米级气泡的发生系统，其特征在于：在所述的供液管上设有动力设备，所述的动力设备进口端之前的供液管为吸入管、输出端之后的供液管为排出管，吸入管与供液槽连接。
9.根据权利要求8所述的微米级气泡的发生系统，其特征在于：所述的排出管上设有压力表和流量计。
10.根据权利要求8所述的微米级气泡的发生系统，其特征在于：所述的动力设备为泵。
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