CN206853479U - 一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔。本实用新型包括进水孔、汽水混合通道、释气段、气泡水通道和出水孔，汽水混合通道和气泡水通道通过释气段联通，所述的释气段为渐扩型，释气段的入口与汽水混合通道联通，释气段的出口与气泡水通道联通。本实用新型通过改进节流孔的结构，产生大量、微米级尺寸可控的微气泡，进一步有效提高了气体的溶解量，同时大幅提高了发生速率，节约了用水量，在节能方面也有很突出的优势。

Description

一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔

技术领域

本实用新型涉及一种节流孔，尤其涉及一种应用于溶气释气微气泡发生装置节流孔的改进，属于流体机械领域。

背景技术

微气泡的应用极其广泛。在生物医学方面，微气泡的应用非常突出，现在微气泡被作为超声造影技术中的造影剂，以增强组织的反射能力，提高多普勒信号。作为超声造影剂的气泡平均直径只有几微米，当人体中被射入超声波时，微气泡就会发生震动、破裂，此时还会伴随一系列的生物物理效应，超声成像利用这种效应就会增强超声散射，最终会增强血流信号，就可以更清楚的观察心血管、组织器官等的血流情况。

微气泡和超声的共同作用下，毛细血管的细胞膜和基底膜的通透性就会明显提高，甚至会使细胞膜发生可逆的、暂时性的和相对无害的穿孔，可以促进一些大分子物质能够通过基底膜的屏障，最终进入组织细胞内。这种超声微气泡也可以作为一种高效载体，运用超声辐照能使其定向爆破，可将载体上的基因或者药物等准确的放在靶组织内，另外微气泡在携载化疗药物方面也有一定的功用。

在船舶方面，利用微气泡可以达到减阻的效果，这种微气泡减阻的研究已有三十余年的历史了。采矿领域，利用微气泡可进行矿物浮选，即气泡和固体颗粒碰撞形成结合体，再浮升。环境方面，由于植物性营养物的输入以及溶解氧含量的减少对水体水质的影响很大，已经逐渐成为水体不断恶化的重要原因，将微气泡注入到水底，可以增加溶解氧的含量，最终达到修复水体的目的。

除了以上应用领域，微气泡还可应用于与人们生活密切相关的领域，例如目前较为热门的臭氧微气泡果蔬清洗机。微气泡相比于一般气泡具有更多的特殊性质，利用其比表面积大，在水中滞留时间长，在水中上升过程中自行湮灭，自身能产生自由基等特性有效提高臭氧在水中的溶解量，能够彻底全面的清洗果蔬表面的农药残留。其中，最为重要的环节就是如何大量的发生臭氧微气泡，微气泡的发生方法有很多种，其中溶气释气法产生的气泡相对于引气制造气泡以及电解析出气泡，能够产生数量多、尺寸微细均匀的气泡，并且更适合应用于家庭中。

溶气释气法产生气泡的基本原理是压力溶气水通过降压、消能、传质以及释气后，迅速地聚集成大量的大小不同的微细气泡。而溶气释气法中的节流孔是发生大量微气泡的关键环节，因此需要对节流孔的结构进行改进，从而能够产生大量微气泡。

发明内容

本实用新型是针对现有溶气释气微气泡发生装置的节流孔产生微气泡的粒径较大，效率较低的问题，对节流孔进行结构改进，提供了一种能够产生大量微小粒径微气泡的节流孔。

该节流孔极大的提高了微气泡的浓度和发生效率，明显减少了溶气释气微气泡发生装置的工作时间，提高了微气泡的发生效率。本实用新型对现有的节流孔结构重新进行设计，使产生的微气泡粒径更小、更均匀，气体浓度更高、效率更高，从而达到能产生大量微气泡的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括进水孔、汽水混合通道、释气段、气泡水通道和出水孔，汽水混合通道和气泡水通道通过释气段联通，所述的释气段为渐扩型，释气段的入口与汽水混合通道联通，释气段的出口与气泡水通道联通。

进一步说，所述的释气段的渐扩形式为线性渐扩。

进一步说，所述的释气段的长度在2d-20d之间，d为释气段入口直径，d的取值范围为50μm-1000μm。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：

1、一般的节流孔尺寸较大，大多应用于工程流量计量中。而溶气释气法微气泡生成装置体积较小，并要求生成微米级的气泡，对节流孔技术要求高，而常见的圆柱体释气段产生微气泡能力有限，不能高效、大量地产生尺寸可控的微气泡，从而影响了气体在水中的溶解量。本实用新型通过改进节流孔的结构，产生大量、微米级尺寸可控的微气泡，进一步有效提高了气体的溶解量，同时大幅提高了发生速率，节约了用水量，在节能方面也有很突出的优势。

2、现有的节流孔的释气段结构为圆柱型，在气泡生成区域，压降有限，不能高效地产生微气泡，同时气泡水经节流孔喷出后极易产生旋涡，造成能量损耗。旋涡也会造成气泡尺寸大小的不稳定，无法有效控制微气泡的尺寸。针对现有节流孔产生的微气泡粒径较大、尺寸不均匀等弊端，本实用新型采用渐扩型节流孔来产生粒径小、尺寸均匀的微气泡。本实用新型将经水泵和溶气罐产生的过饱和高压气水混合物，通入到渐扩型节流孔，使得节流孔内流体产生低压甚至是负压，当压力小于气体的汽化压强时，气体从水中析出，产生大量的微气泡，形成微气泡水。本实用新型通过改造节流孔结构，使得气泡发生区域速度达到亚音速或超音速，静压急剧减小至负压，能够快速高效地产生微米级气泡。通过仿真及实验得到压力和速度云图，达到控制气泡直径及浓度的目的。这种结构产生的微气泡效率高，粒径较小、尺寸均匀，极大地提高了气体在水中的溶解量。

附图说明

图1是线性渐扩型节流孔简图；

图2是图1中的A向视图；

图3是图1中的B-B向视剖视图；

图4是非线性渐扩型节流孔简图；

图5是图1中的C向视图；

图6是图1中的D-D向视剖视图；

图中：1、进水孔，2、汽水混合通道，3、释气段小口径孔口，4、释气段，5、释气段大口径孔口，6、气泡水通道，7、出水孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型将原有圆柱型节流孔改进为渐扩型，基于CFD仿真设计出一种能够产生大量微气泡的新型节流孔。溶气释气法中决定气体溶于水多少的关键在于和水相接处的气相中该气体的分压大小，只要其分压大于它在溶液中的分压，两者差即为气体传递过程的推动力，气体的传递速率与推动力成正比。在一定的温度和溶气压力下，要提高溶气速率，就必须通过增大液相流速和紊动程度来减薄液膜厚度和增大液相总传质系数度。渐扩型节流孔能够有效减小因局部阻力导致的能量大量损失，增大压差从而增大液相流速和紊动程度，产生的微气泡粒径更小、尺寸均匀，浓度高。

进一步说明，本实用新型中渐扩型节流孔包括线性渐扩型和非线性渐扩型，节流孔长度在2d-20d之间，d为节流孔入口直径，d的取值范围为50μm-1000μm，节流孔前后压差在1-20MPa之间。本实用新型将经水泵和溶气罐产生的过饱和高压气水混合物，通过该渐扩型节流孔，根据连续性方程和伯努利方程，孔口前后断面尺寸相差大，速度增大，压力减小，使得节流孔内流体产生低压甚至是负压，当压力小于气体的汽化压强时，气体从水中析出，产生大量的微气泡，形成微气泡水。压差越大，越容易产生粒径越小的气泡。本实用新型通过改造节流孔结构，使得气泡发生区域速度达到亚音速或超音速，静压急剧减小至负压，能够快速高效地产生微米级气泡。

实施例，如图所示，以线性渐缩型节流孔为实例：将水泵和溶气罐产生的过饱和高压气水混合物通过进水孔1进入到汽水混合通道2，高压气水混合物通过释气段小口径孔口3进入到释气段4，流道的突然减小，增大了汽水混合物的速度，压力急剧减小，小于气体的汽化压强，气体从水中析出，在节流孔大口径孔口5处以大量微气泡形式喷出，在气泡水通道6内产生大量的微气泡水，从出水孔7中流出。

综上，本实用新型能在短时间内连续稳定产生大量尺寸控制在1-30μm的微气泡，极大的提高了微气泡尺寸的均匀性，有效延长了微气泡在水里的停留时间。可应用于溶气释气法微气泡产生装置，有效的提高了气体在水中的溶解量。使得微气泡水在家庭清洗方面效果更强，提高人们的健康生活质量。此外，本实用新型还可应用于美容，医疗，污水处理，肉类清洗，工业生产等方面。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔，包括进水孔、汽水混合通道、释气段、气泡水通道和出水孔，汽水混合通道和气泡水通道通过释气段联通，其特征在于：所述的释气段为渐扩型，释气段的入口与汽水混合通道联通，释气段的出口与气泡水通道联通。

2.根据权利要求1所述的一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔，其特征在于：所述的释气段的渐扩形式为线性渐扩。

3.根据权利要求1或2所述的一种溶气释气微气泡发生装置的新型节流孔，其特征在于：所述的释气段的长度在2d-20d之间，d为释气段入口直径，d的取值范围为50μm-1000μm。