CN202061596U - 涡空化器单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种涡空化器单元，由涡空化器及其配套管系组成。涡空化器由入流管、锥台形腔、喉管、高压釜和出流管组成，入流管与锥台形腔的下底端的侧面切向连接，喉管与设置在下底端的中央孔连接；喉管的出口与高压釜直接相连，高压釜通过其上的一收缩段与出流管相连；配套管系由上游阀、旁路阀、下游减压阀、流道管路和旁路管路组成；旁路管路是一段从上游阀的上游连接到下游减压阀的下游的阻尼管路，旁路阀设置在该阻尼管路上。本实用新型可以实现在较低压力和较低能耗下的空化效应的应用；可以使几乎全部的流体都参与空化效应的工艺处理；可以在一定范围内控制涡空化器内流体空化初生的早、晚和空化溃灭的强、弱。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空化器，尤其涉及一种专业范畴属于流体力学和流体工程，可应用于环保、化工、医药等工业部门的涡空化器单元。
背景技术
空化是材料的剥蚀源、噪声的辐射源、振动的激励源、流体动力的扰动源。一个多世纪以来，空化一直被当作“祸害”，设法避免、防治。然而从上世纪九十年代开始，人们注意到空化溃灭时释放的巨大能量可以被利用来为人类谋福，譬如：强化化学反应、粉碎、清洗、钻探、切割等。于是一些“空化器”(空化发生器)就应运而生，譬如：射流空化器，孔板空化器，涡流空化器等。射流空化器主要应用在高压和超高压范围，其能耗大，效能比不高；孔板空化器主要由多孔板构成，空化只发生在小孔下游的射流剪切层中，也就是说只有一部分液体参与了空化。
资料上所见的涡流空化器由圆柱形涡流腔和组合仓组成，在涡流腔的壁上有4个切向入射口，液体进入组合仓后通过切向入射口流入涡流腔，形成涡流，空化就可能在涡流的中心发生。当流体冲出涡流腔撞击到组合仓的底壁时，压力会急速升高导致空化泡溃灭，产生空化效应。然而，这种涡流空化器没有提升液流速度的机构，也没有增加空化溃灭环境压力的设计，所以其“空化效应”的效率是相当低的。
实用新型内容
针对上述现有技术，本实用新型提供一种涡空化器单元，具有的特点是：可以实现在较低压力和较低能耗下的空化效应的应用；可以使几乎全部的流体都参与空化效应的工艺处理；可以在一定范围内控制涡空化器内流体空化初生的早、晚和空化溃灭的强、弱。
为了解决上述技术问题，本实用新型涡空化器单元予以实现的技术方案是：该涡空化器单元由涡空化器和配套管系组成，所述涡空化器由入流管、锥台形腔、喉管、高压釜和出流管组成，所述入流管与所述锥台形腔的下底端的侧面切向连接，所述喉管与设置在所述下底端的中央孔连接；所述喉管的出口与所述高压釜直接相连，所述高压釜通过其上的一收缩段与出流管相连；所述配套管系由上游阀、旁路阀、下游减压阀、流道管路和旁路管路组成；所述上游阀设置在所述涡空化器入流管的上游，所述下游减压阀设置在所述涡空化器出流管的下游；所述旁路管路是一段从所述上游阀的上游连接到所述下游减压阀的下游的阻尼管路，所述旁路阀设置在该阻尼管路上。
本实用新型涡空化器单元，其中，所述锥台形腔的下底端与上底端之间形成第一收缩管，其截面收缩比在7与16之间；所述锥台形腔的上底端和所述喉管的入口之间形成一无刚性侧壁的第二收缩管，其截面收缩比在1.5与3.5之间。所述高压釜的横截面的面积至少10倍于所述喉管出口的横截面的面积，在所述喉管的横截面与所述高压釜的横截面之间形成一突扩流段，其扩散比不小于10；
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型涡空化器单元采用涡量
守恒原理来实现流速
的提升：由
流体运动的曲率半径R愈小，则流速v就愈高，从而实现在较低压力和较低能耗下的“空化效应”的应用。而现有技术的空化器，包括射流空化器、孔板空化器和涡流空化器，它们所获得的高速都是用压能来转换的，由于v正比于
要求的v愈高，所消耗的压能就按压力的二次方迅速增加。
(2)本实用新型涡空化器单元工作时，进入涡空化器的流体经喉口流入高压釜，众多空化泡就在高压釜中溃灭，众多空化泡溃灭所引起的诱导压力场使整个高压釜中的流场十分混乱，从而使几乎全部的流体都参与了“空化效应”的工艺处理。而孔板空化器和涡流空化器等只能处理其中一部分的流体。
(3)本实用新型涡空化器单元由涡空化器及其配套管系组成，调节配套管系中的几个阀门，可以在一定范围内控制涡空化器内流体空化初生的早、晚和空化溃灭的强、弱。而这种控制功能，尤其是提升空化溃灭猛烈程度的功能，是从未见有报道的。
(4)本实用新型涡空化器单元可用于降解某些难降解的有机物、提高某些化工工艺流程的反应速率，也可进行某些材料的粉碎或萃取。
附图说明
图1是本实用新型涡空化器单元示意图；
图2是图1中所示涡空化器示意图。
图中：
1——入流管 2——入 3——锥面
4——上底端 5——喉管 6——高压釜
7——收缩段 8——出流管 9——上游阀
10——旁路阀 11——下游减压阀 12--锥台形腔
13---下底端
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。
本实用新型涡空化器单元的结构是：如图1所示，本实用新型涡空化器单元由涡空化器和配套管系组成，所述涡空化器由入流管1、锥台形腔12、喉管5、高压釜6和出流管8组成，所述入流管1与所述锥台形腔12的下底端13的侧面切向连接，所述喉管5与设置在所述下底端13的中央孔连接；所述喉管5的出口与所述高压釜6直接相连，所述高压釜6通过其上的一收缩段7与出流管8相连；所述配套管系由上游阀9、旁路阀10、下游减压阀11、流道管路和旁路管路组成；所述上游阀9设置在所述涡空化器入流管1的上游，所述下游减压阀11设置在所述涡空化器出流管8的下游；所述旁路管路是一段从所述上游阀9的上游连接到所述下游减压阀11的下游的阻尼管路，所述旁路阀10设置在该阻尼管路上。所述下底端13与所述锥台形腔12的上底端4之间的锥面3形成第一收缩管，其截面收缩比在7与16之间，如图2中位于所述锥台形腔12中带有箭头的外层的螺旋线所示；所述上底端4和所述喉管5的入口之间的无刚性侧壁形成第二收缩管，其截面收缩比在1.5与3.5之间，如图2中位于所述锥台形腔12中带有箭头的内层的螺旋线所示。本实用新型中所述高压釜6的横截面的面积至少10倍于所述喉管出口的横截面的面积，在所述喉管5的横截面与所述高压釜6的横截面之间形成一突扩流段，其扩散比不小于10。
本实用新型中涡空化器所具有的形状是根据流体力学的漩涡理论和空化理论精心设计的，能在流道的不同流段分别实现流速提升、空化初生和空化溃灭。用专门为其配套的管系，可以在一定范围内调整和控制流速的快慢、空化初生的迟早和空化溃灭的强弱。
本实用新型中涡空化器单元的工艺流程是：
(1)液流经上游阀9、入流管1、从入口2切向流入锥台形腔12的紧挨着下底端13的锥面，形成带环量的液流，如图2中的带有箭头的螺旋线所示。
(2)液流紧贴着锥面3向锥台形腔12的上底端4螺旋式推进，形成一个倒锥台形的“第一收缩管”，液流的切向流速随该锥台形腔12半径的减小而逐渐增大。
(3)液流到达上底端4后，其法向分量反向，再沿着无刚性侧壁的第二锥台向下底端13中央的喉管5推进，形成一个正锥台形的“第二收缩管”，液流的切向流速随此锥台半径的收缩而继续增大。此“第二收缩管”的收缩较缓慢，利于进行空化初生控制。
(4)经喉管5流出的液流直接闯入高压釜6，液流中的空化泡遇到高压就发生空化溃灭，众多空化泡溃灭的诱导压力场使整个高压釜6内的流场变得十分混乱，空化溃灭所产生的局部高压和局部高温又使其附近的液体发生物理反应或/和化学反应。
(5)最后，在高压釜6中经过空化效应“洗礼”的液体，经收缩段7整流后从出流管8和下游减压阀11流出。
(6)调节上游阀9或旁路阀10，或联合调节上游阀9和旁路阀10两个阀门，可以改变涡空化器的入流流量，也即入流口1的流速，从而调节和控制涡空化器的空化起始状态。
(7)调节下游减压阀11或联合调节下游减压阀11和上游阀9两个阀门，可以改变高压釜6中的液体静压，从而调节和控制涡空化器的空化溃灭状态和空化起始状态。
本实用新型涡空化器单元的应用场合：可以作为一个整体部件插入某些工业生产流水线，并且不需要对流水线的其他部分做大的改动。当然，涡空化器单元的结构参数和性能参数是要针对不同的应用对象而具体设计的。实用新型涡空化器单元可以应用于下述工艺中，诸如：一般的工业废水处理，某些含难降解成份的污水处理，需强化的氧化反应和酯交换反应，某些材料的破壁、粉碎或萃取工艺等等。
尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (2)
1.一种涡空化器单元，由涡空化器和配套管系组成，其特征在于：
所述涡空化器由入流管(1)、锥台形腔(12)、喉管(5)、高压釜(6)和出流管(8)组成，所述入流管(1)与所述锥台形腔(12)的下底端(13)的侧面切向连接，所述喉管(5)与设置在所述下底端(13)的中央孔连接；
所述喉管(5)的出口与所述高压釜(6)直接相连，
所述高压釜(6)通过其上的一收缩段(7)与出流管(8)相连；
所述配套管系由上游阀(9)、旁路阀(10)、下游减压阀(11)、流道管路和旁路管路组成；所述上游阀(9)设置在所述涡空化器入流管(1)的上游，所述下游减压阀(11)设置在所述涡空化器出流管(8)的下游；
所述旁路管路是一段从所述上游阀(9)的上游连接到所述下游减压阀(11)的下游的阻尼管路，所述旁路阀(10)设置在该阻尼管路上。
2.根据权利要求1所述的涡空化器单元，其特征在于：所述锥台形腔(12)的下底端(13)与上底端(4)之间形成第一收缩管，其截面收缩比在7与16之间；所述锥台形腔(12)的上底端(4)和所述喉管(5)的入口之间形成一无刚性侧壁的第二收缩管，其截面收缩比在1.5与3.5之间；所述高压釜的横截面的面积至少10倍于所述喉管出口的横截面的面积，所述喉管(5)与所述高压釜(6)之间形成一个突扩流段，其扩散比不小于10。
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| CN (1) | CN202061596U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106621421A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种用于恒温产生水蒸气并回注入同温水的装置 |
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2011
- 2011-05-17 CN CN2011201580260U patent/CN202061596U/zh not_active Expired - Fee Related
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