CN109529738A - 一种旋流空化装置 - Google Patents

Abstract

一种旋流空化装置，包括螺旋喷头，加速腔及空化场，螺旋喷头与加速腔连为一体，空化场通过紧固件与旋流部分连接。螺旋喷头中心为直通口，四周均匀设置九个斜槽孔，流体经螺旋喷头后呈螺旋状进入加速腔，经加速腔内充分加速旋转后进入空化场。本发明三部分紧密相连，结构简单，能耗低，能有效促进空化泡的生成，增大空化泡与入射螺旋流体的接触，充分利用空化泡破灭产生的能量，特别对于高密度、高粘度的流体具有很好的效果。

Description

一种旋流空化装置

所属技术领域

本发明属于水力空化设备技术领域，具体涉及一种旋流水力空化装置，特别适用于高密度高粘度流体的处理。

背景技术

水力空化效应是指当流体流经某一限流区域时，由于流速的增大，局部压力降低，当压力低于液体的饱和蒸气压时，液体中的气泡就会溢出，随着空化泡的急剧溃灭，会伴随着产生巨大的能量，局部产生瞬间高温高压及微射流。该现象自上世纪在螺旋叶片上被发现，空化对于水力机械性能的负面影响就一直为人们所困扰，同时人们也在努力寻找利用这种巨大能量的方法。而如今水力空化效应已经应用于各个领域，如环保、化工、食品等领域，且有多种空化发生装置。

CN207102538U公开了一种水力空化发生装置，包括内部具有球型空腔的球型腔体及多个进流口，进流口均匀的与球型腔体相连通，进流管内设置有孔板，流体经孔板产生气泡，在腔体内与球型空腔发生碰撞，进一步促进了空化泡的溃灭，从而增加了空化强度。

CN202983659U涉及了一种涡流空化器，包括进流管、带有锥形内腔的旋流腔及出流管。旋流腔上端带有切向入口，进流管与所述切向入孔连通。其利用这种特殊的结构形式形成高速旋转流动的液体，液体中心为低压区，从而有助于空化的形成，同时利用截面的改变使压力升高，促进空化泡的溃灭，在较低的能耗实现空化效应。

尽管对水力空化技术的研究越来越多，涉及的领域越来越广，空化器的结构形式多样，然而如何利用简单的结构提高空化泡的数量及增加空化泡溃灭时与液体的接触是水力空化装置需要面对的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种操作维护简单、低能耗、大处理量、高空化率的旋流空化装置。

本发明的技术方案如下：

一种旋流空化装置，包括螺旋喷头，加速腔及空化场，其特征在于：螺旋喷头上带有与直通口为一体的斜槽孔，内带螺旋槽的加速腔与所述斜槽孔连通，空化场通过紧固件与加速腔连接。

优选的，所述螺旋喷头上斜槽孔的倾斜角度在8°～15°之间。

优选的，所述加速腔内螺旋槽的深度在1mm～2mm之间，螺距在3mm～4mm之间。

优选的，所述加速腔内螺旋槽的螺旋方向与螺旋喷头斜槽孔的切向保持一致。

优选的，所述直通口的直径大于空化场喉部的直径。

优选的，所述空化场采用的空化装置选自拉瓦尔喷管空化装置、文丘里管空化装置中的一种。

所述的旋流空化发生装置的空化方法，包括以下步骤：

S1：流体在经过螺旋喷头后，在斜槽孔的作用下，流体沿着倾斜面切向流动，经九个斜槽孔流出的液体与直通口出液汇聚，进而形成螺旋流；

S2：螺旋流体在加速腔螺旋槽的引导作用下，紧贴加速腔内壁螺旋流动，由于加速腔为锥形结构，随着流体在向小直径端流动的过程中，流动截面积越来越小，流体的流动速度越来越快，形成稳定的高速螺旋流动，高速旋转流动的液体中心为低压区，为空化泡的形成提供了有利条件；

S3：高速螺旋流动的液体流经空化场的喉部，流速进一步增大，压力骤降，空化泡开始大量生成，随着进入空化场的扩张段，截面积变大，压力有所恢复，空化泡开始发生溃灭，由于流体高速螺旋流动，空化泡溃灭时不仅仅只接触扩张段近管壁区域的流体，螺旋流体中心区域的液体也能与空化泡进行有效的接触。

本发明的有益效果是：通过倾斜槽及螺旋槽的结构设计，使得流入的液体高速稳定的旋转，由于旋转中心流速高，压力低，利于空化泡的生成。直通口的设计可实现高密度、高粘度等液体的高速通过而不堵塞喷嘴，满足工业中大处理量的需求，同时流体向前高速螺旋推进，有效的防止了高粘度液体粘滞在管壁。为防止液体由直通口直接穿过空化场，所设计直通口的直径大于空化场喉部的直径。旋转流体在流经空化场的限流区域时，流速会进一步增大，压力骤降，溶解在液体中的气体会不断释放出来，在低压区形成大量的空化泡，同时空化泡会在喉部之后的压力恢复区破裂，这时由于液体是旋转流动的，与破裂的空化泡接触更为充分，而不仅仅是与压力恢复区壁面处的流体接触，从而提高了空化效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为螺旋喷头的开孔示意图；

其中：1、螺旋喷头；2、加速腔；3、空化场；4、直通口；5、空化场喉部。

具体实施方式

参见图1、图2所示，本发明的运行过程为：流体在一定的压力下由螺旋喷头1进入，由于直通口4与加速腔2相连，流体可以快速大量的通过，在经过九个斜槽孔后形成螺旋流动，为防止斜槽孔的倾斜角度过小而造成的流体不能形成螺旋流动及倾斜角度过大而造成的流体与倾斜面接触过大阻碍流体通过，故在角度为8°～15°之间时，流体可形成有效的螺旋运动，同时斜槽孔数目过少，在与直通口的流出液汇合时螺旋流动不明显，斜槽孔数目过多，会限制斜槽孔的大小，因此选择九个斜槽孔，以形成稳定的螺旋流。

由于斜槽孔的切向与加速腔2螺旋槽的螺旋方向一致，流体在流经加速腔2时，会紧贴加速腔2的螺旋槽流动，而形成加速运动的螺旋流进入空化场3，为防止加速腔2内螺旋槽深度过深而与进入的流体发生直接碰撞形成涡及深度过浅而无法对螺旋流体进行加速导流，故螺旋槽的深度设置在1mm～2mm之间，同时为防止加速腔2内螺旋槽螺距过大而无法对流体进行稳定的导流及螺距过小而使得流体直接冲出螺旋槽，故螺距设置在3mm～4mm之间。高速螺旋流动的流体在通过空化场喉部5的过程中，流速增加，形成低压空化区，空化泡在此区域迅速大量的生成，随着空化泡在空化场喉部5之后压力恢复区的破碎，高速旋转的流体可以充分利用空化泡破灭产生的能量。

Claims (6)

1.一种旋流空化装置，包括螺旋喷头(1)，加速腔(2)及空化场(3)，其特征在于：螺旋喷头(1)上带有与直通口(4)为一体的斜槽孔，内带螺旋槽的加速腔(2)与所述斜槽孔连通，空化场(3)通过紧固件与加速腔(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋流空化装置，其特征在于：所述螺旋喷头(1)上斜槽孔的倾斜角度在8°～15°之间。

3.根据权利要求1所述的一种旋流空化装置，其特征在于：所述加速腔(2)内螺旋槽的深度在1mm～2mm之间，螺距在3mm～4mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种旋流空化装置，其特征在于：所述加速腔(2)内螺旋槽的螺旋方向与螺旋喷头(1)斜槽孔的切向保持一致。

5.根据权利要求1所述的一种旋流空化装置，其特征在于：所述直通口(4)的直径大于空化场喉部(5)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种旋流空化装置，其特征在于：所述空化场(3)采用的空化装置选自拉瓦尔喷管空化装置、文丘里管空化装置中的一种。