[发明专利]一种多文丘里结构的文丘里式气泡发生装置

说明书

本发明公开了一种多文丘里结构单元并联的文丘里式气泡发生装置。该气泡发生装置由进气通道、壳体、肋板和内置芯体等部分组成。其中，内文丘里通道由壳体与同轴安装的内置芯体组成，16块分割肋板沿径向安装于通道内，周向均匀布置，将单一的文丘里通道分割成16个单独的文丘里结构单元。液体从壳体入口进入，气体经环气腔、肋板内的径向通道和设置在靠近芯体位置的气体出口进入各文丘里结构单元的喉部，并沿着芯体表面随高速水流进入渐扩段，最后在渐扩段回流区强湍流作用下碎化为微小气泡。肋板将整个流动空间分隔成16个独立的文丘里式气泡发生器，实现多个文丘里气泡生器并联、高效运行；贴近芯体表面注入的气体从喉部流出后，不会被带入主流区，而是迅速进入渐扩段近壁面强湍流区域碎化；另外，本发明多文丘里结构单元并联设计，具有结构紧凑、安装简易、耐压、便于清污等优点，可保证装置的安全、高效工作。

技术领域

本发明涉及一种适用于制备大量微小气泡的气泡发生装置。

技术背景

微气泡具有比表面积大、上升速度慢（液体中较长的滞留时间）、较强的表面吸附性和渗透性强等特点，可以大大强化传热传质过程，因而在诸多工程、农业、医学等领域和生活实践中有着广泛应用，如污水处理、矿物浮选、药物输送、水产养殖、无土栽培、熔盐堆除气系统、船舶减阻和微气泡洗浴等。

文丘里通道具有结构接单、安全可靠、低能耗等优点，因此，常利用其产生的文丘里效应来设计流量计、洗涤器、喷管和气泡发生器等装置。

在实际应用中，气泡尺寸是气泡发生装置重要的评价参数，如何制备大量小尺寸气泡，是工程实际应用中核心技术问题，而传统单一通道的文丘里式气泡发生器制备气泡能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多个文丘里结构单元并联的文丘里式气泡发生装置，该装置结构简单，便于拆卸和维护，多个文丘里结构单元能够单独地产生大量微小气泡，同时，通过肋板进行注气的方式可降低对喉部区域流场的干扰。

本发明是采用以下的技术方案实现的：周向均匀分布的分割肋板（3）将流道分割为16个相同的文丘里结构单元；气体通过进气通道入口（1.1）注入，经分流通道（1.2）和进气环腔（1.3）分流到各肋板径向通道（3.1），从肋板气体出口（3.2）进入文丘里结构单元的喉部；液体由壳体入口（2.1）进入内文丘里通道，气液两相在喉部汇流后进入文丘里渐扩段，气泡在强烈的湍流中发生破碎形成大量微小气泡，最后从壳体出口（2.3）流出。

本发明还包括：

所述装置的进气通道（1）、壳体（2）、肋板（3）、内置芯体（4）和安装法兰（5）均焊接连接，保证通道联通以及装置的稳定性。

所述装置的进气通道（1）、壳体进气孔（2.2）、肋板径向通道（3.1）、肋板气体出口（3.2）构成完整的气体入流通道，对文丘里结构单元内的流场没有干扰。

所述装置的壳体（2）和内置芯体（4）构成内文丘里通道，其中，内置芯体的渐扩段（4.1）、直管段（4.2）和渐缩段（4.3）与等径的壳体（2）形成了内文丘里通道的收缩段、喉部和渐扩段，这种内文丘里通道具有结构简单、耐压性强、易清理等优点。

本发明的效果：

通过肋板分割的多文丘里结构单元，可以实现产生大量微气泡的要求，且制备气泡最小平均尺寸可达100~400 μm（液体流量4.5 m3/h ≤ QL ≤ 11 m3/h），图5为不同流量下获得的气泡尺寸分布情况。