CN217139977U - 微细气泡发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气液混合技术领域，公开了一种微细气泡发生器，包括液体导流管(1)，气液混合管(2)，气腔室(3)和破碎器(4)；其中，所述液体导流管(1)包括直管和缩径，所述缩径与所述气液混合管(2)相连，所述气液混合管(2)贯穿气腔室(3)，在所述气液混合管(2)的出口处设置有破碎器(4)。本实用新型提供的微细气泡发生器可用于石油化工及环保领域，其结构简单，所生成气泡直径小，数量多，气液两相接触面积大，有利于强化混合及传质效果或强化污染物分离。

Description

微细气泡发生器

技术领域

本实用新型涉及气液混合技术领域，具体涉及一种高效微细气泡发生器。

背景技术

目前，微气泡被广泛应用在动力、化工、采矿、核能、环境、石油、冶金、医学等领域。如环保领域的气浮过程，需要向污水中注入大量高度分散的微细气泡，使其在上浮过程中作为载体与颗粒状污染物(如悬浮固体(SS)、油滴等)碰撞粘附，促进形成密度小于水的颗粒-微细气泡粘附体从而加速油水分离。此外，通过产生微小气泡，可以净化水质，或使水中的溶解氧量增加。在化工过程中，微小气泡的加入可以使气液反应过程两相混合更加均匀，使反应速率提高等。

迄今为止，微细气泡的产生方式有溶气析出气泡、引气制造气泡、微孔介质发泡、电解析出气泡等几种。目前的微气泡发生器主要存在设备结构复杂加工困难、充气量低、气液混合不均匀、气泡尺寸不可控、易堵塞等缺点。CN 201721416142.1公开了一种微纳米气泡发生器,包括水泵、输气管、调节阀、进水管、出水管、电机、中心转轴、第一螺旋网片、第二螺旋网片、筒体、旋转网片、第三螺旋网片、节流孔和排水管。该微纳米气泡发生器虽然可产生大量的微纳米气泡，但是其结构较为复杂。

因此，亟待提供一种结构简单，可产生大量微细气泡且能够实现气液均匀混合的微细气泡发生器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决微气泡发生器存在的设备结构复杂加工困难、充气量低、气液混合不均匀、气泡尺寸不可控、易堵塞等问题，提供一种结构简单，可产生大量微细气泡且能够实现气液均匀混合的微细气泡发生器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种微细气泡发生器，所述发生器包括：液体导流管1，气液混合管2，气腔室3和破碎器4；其中，所述液体导流管1包括直管和缩径，所述缩径与所述气液混合管2相连，所述气液混合管2贯穿气腔室3，在所述气液混合管2的出口处设置所述破碎器4。

优选地，所述缩径的进口端横截面积与出口端的横截面积的比值为1-100：1；

在所述液体导流管1中，所述缩径的管壁与所述直管的管壁之间的钝角夹角为锥面角，所述锥面角为120-175°。

优选地，在所述液体导流管1上至少设置有一个液体进料管11，所述液体进料管11设置为与所述液体导流管1相切连通。

优选地，所述液体进料管11进口端中心与所述液体导流管1上缩径的出口端中心在垂直方向上的距离h1与液体导流管总长之比为0.1-0.95：1；

所述液体进料管11的横截面积与所述液体导流管1进口端的横截面积的比值为1：1-100。

优选地，所述气液混合管2管壁为多孔管，由多孔介质材料制备得到，所述多孔介质材料选自金属多孔管和/或陶瓷膜管。

优选地，所述气液混合管2管壁上多孔管的孔径≤200μm。

优选地，所述气腔室3上至少设置有一个气体进料管31；所述气体进料管31设置为与气腔室3相切连通；

其中，所述气体进料管31的横截面积与所述气腔室3的横截面积的比值为1：1-100。

优选地，所述气体进料管31进口端中心与所述破碎器4的入口端中心在垂直方向上的距离h2与气腔室长度的比值为0.1-0.9：1。

优选地，所述破碎器4为喷头，所述破碎器4与所述气液混合管2出口端通过螺纹方式连接。

优选地，所述喷头上设置有单个或多个喷孔41，所述多个喷孔41在喷头表面围绕喷头中心按照三角形或环形阵列排布设置。

通过上述技术方案，本实用新型取得的有益技术效果如下：

本实用新型中提供的微细气泡发生器可用于石油化工及环保领域，其结构简单，所生成气泡直径小，数量多，并且气泡大小均匀，停留时间长不易聚并，气液两相接触面积大，有利于强化混合及传质效果或强化污染物分离。

附图说明

图1为本实用新型中提供的一种微细气泡发生器的结构图；

图2为本实用新型中提供的一种微细气泡发生器中液体导流管和液体进料管的俯视图；

图3为本实用新型中提供的一种微细气泡发生器中液体导流管和液体进料管的左视图；

图4为本实用新型中提供的一种微细气泡发生器中液体导流管和液体进料管的主视图；

图5为本实用新型中提供的破碎器的俯视图；

图6为本实用新型中提供的破碎器的正向剖面图。

附图标记说明

1，液体导流管 11，液体进料管 2，气液混合管

3，气腔室 31，气体进料管 4，破碎器

41，喷孔

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本实用新型中，如无特别说明，横截面积均指的是垂直于物流方向上的截面面积。

本实用新型提供了一种微细气泡发生器，所述发生器包括：液体导流管1，气液混合管2，气腔室3和破碎器4；其中，所述液体导流管1包括直管和缩径，所述缩径与所述气液混合管2相连，所述气液混合管2贯穿气腔室3，在所述气液混合管2的出口处设置所述破碎器4，如图1所示。

在一个优选的实施方式中，所述缩径的进口端横截面积与出口端的横截面积的比值为1-100：1，优选为2-80：1，更优选为2-50：1。

在一个优选的实施方式中，所述缩径的管壁与所述直管的管壁之间的钝角夹角为锥面角，所述锥面角为120-175°，优选为150-170°。

在一个优选的实施方式中，在所述液体导流管1中，所述缩径的长度与所述直管的长度比为1：0.1-10，优选为1：1-5。

在本实用新型中，通过设置缩径，可以使得进入气液混合管2内的液体产生更加高速的旋流剪切，能将气液混合管2内表面析出的小气泡及时带走，防止气泡进一步长大，从而控制气泡尺寸在较小范围。

在一个优选的实施方式中，在所述液体导流管1上至少设置有一个液体进料管11；进一步优选地，在所述液体导流管1上设置有1-8个液体进料管11。

在一个优选的实施方式中，所述液体进料管11在所述液体导流管1上沿圆周方向均匀分布。

在一个优选的实施方式中，所述液体进料管11设置为与所述液体导流管1相切连通。

其中，在本实用新型中，液体进料管设置为与液体导流管相切连通，可使得液体沿切向进入液体导流管，并在液体导流管内形成旋流。切向连通指的是即液体进料管沿切线方向开口于液体导流管的周壁部，也即液体进料管的管壁与液体导流管的管壁相外切。

在一个优选的实施方式中，所述液体进料管11沿液体在所述液体进料管11内的流动方向，与所述液体导流管1在沿进料口至出料口方向之间的夹角为10-170°，优选为45-160°，进一步优选为80-100°。

其中，当所述液体进料管11沿液体在所述液体进料管11内的流动方向，与所述液体导流管1在沿进料口至出料口方向之间的夹角为90°时，如图2-4所示。

在一个优选的实施方式中，所述液体进料管11进口端中心与所述液体导流管1上缩径的出口端中心在垂直方向上的距离h1与液体导流管长度之比为0.1-0.95：1，进一步优选为0.7-0.9：1。

在一个优选的实施方式中，所述液体进料管11的横截面积与所述液体导流管1进口端的横截面积的比值为1：1-100，优选为1：1-50。

其中，本实用新型对液体进料管11的管身形状不做特殊限定，可以是圆形管，也可以是矩形管，椭圆形管等，优选为圆形管。

在一个优选的实施方式中，所述气液混合管2管壁为多孔管，所述气液混合管2管壁上多孔管的孔径≤200μm，优选为≤50μm，更优选为100nm-1μm。

在一个优选的实施方式中，所述多孔管由多孔介质材料制备得到，所述多孔介质材料选自金属多孔管和/或陶瓷膜管。

在本实用新型中，液体导流管1内的液体进入气液混合管2在气液混合管2内流动，气腔室内3的气体可通过多孔管上的孔隙切向进入气液混合管2内部，与气液混合管2内的液体进行混合。利用多管对气相进行预分散以及液相在多孔管表面的高速剪切流动，可使得产生的气泡及时脱离微孔管表面，防止大气泡的产生。

在一个优选的实施方式中，所述气腔室3上至少设置有一个气体进料管31；所述气体进料管31设置为与气腔室3相切连通。

在一个优选的实施方式中，所述气体进料管31的横截面积与所述气腔室3的横截面积的比值为1：1-100，优选为1：1-50。本实用新型对气腔室3形状不做特殊限定，优选为圆柱形。

在一个优选的实施方式中，所述气体进料管31进口端中心与所述破碎器4的入口端中心在垂直方向上的距离h2与气腔室长度的比值为0.1-0.9：1，进一步优选为0.6-0.8:1。

在一个优选的实施方式中，所述破碎器4与气液混合管2出口端通过螺纹方式连接。

在本实用新型中，破碎器4具有进一步强化破碎的作用，有利于获得尺寸更小的，数量更多的微小气泡。

在一个优选的实施方式中，所述破碎器4为喷头，所述喷头上设置有单个或多个喷孔41，如图5和图6所示。

在一个优选的实施方式中，所述喷孔41的形状选自圆形和/或椭圆，优选为直径为0.1-1mm的圆形。

在一个优选的实施方式中，所述喷孔41选自平面孔或立体孔；其中，平面孔指的是直接在喷头表面切割出来的孔，立体孔，以圆形喷孔为例，指的是设置在喷头表面的空心圆柱体。其中，立体孔的高度≤10mm。

在一个优选的实施方式中，所述多个喷孔41在喷头表面均匀分布。

在一个优选的实施方式中，所述多个喷孔41在喷头表面围绕喷头中心按照三角形或环形阵列排布设置。

在一个优选的实施方式中，本实用新型对气腔室3中设置的气液混合管2的数量不做特殊限定，可以是一个，也可以是多个。当气腔室3中设置的气液混合管2设置为多个时，每一个气液混合管2各自独自与一个液体导流管1和一个破碎器4相连。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

实施例1中的微细气泡发生器包括液体导流管，气液混合管，气腔室和破碎器；液体导流管的总管长度为120mm，直管长70mm，缩径长度为50mm，缩径的进口端直径30mm，出口端直径10mm，锥面角170°；液体导流管上设置有1个直径为5mm液体进料管，液体进料管沿液体在液体进料管内的流动方向，与液体导流管在沿进料口至出料口方向之间的夹角为90°，液体进料管进口端中心与液体导流管上缩径的出口端中心在垂直方向上的距离h1为100mm。气液混合管为孔径为5μm的金属多孔管，直径10mm,总长350mm，气腔室外径为30mm，长400mm；气腔室上设置有一个气体进料管，气体进料管直径为6mm，与破碎器的入口端中心在垂直方向上的距离h2为270mm。破碎器为均匀设置有78个直径为100μm的平面喷孔的喷头，与气液混合管2出口端通过螺纹方式连接。

采用本实用新型所述的微细气泡发生器产生微气泡对含油污水(污水中油含量约200mg/L，油滴的平均粒径约6微米)进行处理，测得处理后的出水中油含量为24mg/L，除油率为88％。

通过显微镜观察水中油滴粒径大小，发现污水以分散油和乳化油为主，处理前油滴粒径较大，甚至不乏粒径20μm以上的较大油滴，而处理后油滴粒径基本都在3μm-5μm以下。

对比例1

采用溶气泵(型号20GLM-1)气浮处理含油污水，实验污水处理量为800L/h，回流比0.25，气液约比0.1(v/v)。测得处理后的出水中油含量为30mg/L，除油率为85％。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种微细气泡发生器，其特征在于，所述发生器包括：液体导流管(1)，气液混合管(2)，气腔室(3)和破碎器(4)；其中，所述液体导流管(1)包括直管和缩径，所述缩径与所述气液混合管(2)相连，所述气液混合管(2)贯穿气腔室(3)，在所述气液混合管(2)的出口处设置所述破碎器(4)。

2.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述缩径的进口端横截面积与出口端的横截面积的比值为1-100：1；

在所述液体导流管(1)中，所述缩径的管壁与所述直管的管壁之间的钝角夹角为锥面角，所述锥面角为120-175°。

3.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于，在所述液体导流管(1)上至少设置有一个液体进料管(11)，所述液体进料管(11)设置为与所述液体导流管(1)相切连通。

4.根据权利要求3所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述液体进料管(11)进口端中心与所述液体导流管(1)上缩径的出口端中心在垂直方向上的距离h1与液体导流管长度之比为0.1-0.95：1；

所述液体进料管(11)的横截面积与所述液体导流管(1)进口端的横截面积的比值为1：1-100。

5.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述气液混合管(2)管壁为多孔管，由多孔介质材料制备得到，所述多孔介质材料选自金属多孔管和/或陶瓷膜管。

6.根据权利要求5所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述气液混合管(2)管壁上多孔管的孔径≤200μm。

7.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述气腔室(3)上至少设置有一个气体进料管(31)；所述气体进料管(31)设置为与所述气腔室(3)的相切连通；

其中，所述气体进料管(31)的横截面积与所述气腔室(3)的横截面积的比值为1：1-100。

8.根据权利要求7所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述气体进料管(31)进口端中心与所述破碎器(4)的入口端中心在垂直方向上的距离h2与气腔室长度的比值为0.1-0.9：1。

9.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述破碎器(4)为喷头，所述破碎器(4)与所述气液混合管(2)出口端通过螺纹方式连接。

10.根据权利要求9所述的微细气泡发生器，其特征在于，所述喷头上设置有单个或多个喷孔(41)，所述多个喷孔(41)在喷头表面围绕喷头中心按照三角形或环形阵列排布设置。

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