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CN112246115B - 一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器 - Google Patents

一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，包括喷嘴、第一混合段、第一自驱动旋转叶轮、第一渐扩段、吸气室、第二混合段、第二自驱动旋转叶轮、第二渐扩段和气相入口管，喷嘴、第一混合段、第一渐扩段、吸气室、第二混合段和第二渐扩段依次通过螺纹或法兰或焊接的方式连接。本发明通过在装置前半部分利用强化的水力空化效应析出纳米气泡，在装置的后半部分采用射流引气的方式形成微米气泡，通过改变第一自驱动旋转叶轮的转速，调整析出纳米气泡的大小和浓度，第二自驱动旋转叶轮能够改变气液两相流场的湍流强度，从而影响气泡的大小和分散程度，该装置结构简单、能耗低有利于实现装置的工程化。

Description

一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器
技术领域
本发明涉及气泡发生器领域，特别涉及一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器。
背景技术
微纳气泡具有比表面积大、停留时间长、传质效率高等优点，在矿物浮选、污水处理、农业养殖、生物医学等领域具有很好的应用效果。目前微纳气泡产生方式主要有：电解法、超声法、加压溶气法、水力空化法、光催化法。但上述产生方式具有能耗高、设备复杂、气泡产生周期长等缺点，限制了微纳气泡在工业化的广泛应用。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，包括喷嘴、第一混合段、第一自驱动旋转叶轮、第一渐扩段、吸气室、第二混合段、第二自驱动旋转叶轮、第二渐扩段和气相入口管，所述喷嘴、第一混合段、第一渐扩段、吸气室、第二混合段和第二渐扩段依次通过螺纹或法兰或焊接的方式连接，所述气相入口管通过螺纹或法兰或焊接的方式连接在吸气室上，所述气相入口管与第一渐扩段垂直设置，第一渐扩段的一端延伸至吸气室的内部，第一渐扩段的出口直径与第二混合段的直径比为0.25-1.0。
优选的，所述第一混合段的内部安装有第一自驱动旋转叶轮，所述第二混合段的内部安装有第二自驱动旋转叶轮。
优选的，所述喷嘴和吸气室的直径由入口至出口逐渐减小，所述第一渐扩段和第二渐扩段的直径由入口至出口逐渐增大。
优选的，所述第一自驱动旋转叶轮和第二自驱动旋转叶轮的数量均大于等于一个，所述第一自驱动旋转叶轮和第二自驱动旋转叶轮上均设置有若干个叶片，所述叶片的数量大于等于两个。
优选的，所述喷嘴和吸气室的角度均为10-50度。
优选的，所述第一渐扩段和第二渐扩段的角度均为4-20度。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过在装置前半部分利用强化的水力空化效应析出纳米气泡，在装置的后半部分采用射流引气的方式形成微米气泡。通过改变第一自驱动旋转叶轮的转速，调整析出纳米气泡的大小和浓度；第二自驱动旋转叶轮能够改变气液两相流场的湍流强度，从而影响气泡的大小和分散程度。该装置结构简单、能耗低有利于实现装置的工程化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图。
图中：1、喷嘴；2、第一混合段；201、第一自驱动旋转叶轮；3、第一渐扩段；4、气相入口管；5、吸气室；6、第二混合段；7、第二自驱动旋转叶轮；8、第二渐扩段。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，包括喷嘴1、第一混合段2、第一自驱动旋转叶轮201、第一渐扩段3、吸气室5、第二混合段6、第二自驱动旋转叶轮7、第二渐扩段8和气相入口管4，喷嘴1、第一混合段2、第一渐扩段3、吸气室5、第二混合段6和第二渐扩段8依次通过螺纹或法兰或焊接的方式连接，气相入口管4通过螺纹或法兰或焊接的方式连接在吸气室5上，气相入口管4与第一渐扩段3垂直设置，第一渐扩段3的一端延伸至吸气室5的内部，第一渐扩段3的出口直径与第二混合段6的直径比为0.25-1.0；
第一混合段2的内部安装有第一自驱动旋转叶轮201，第二混合段6的内部安装有第二自驱动旋转叶轮7，第一自驱动旋转叶轮201和第二自驱动旋转叶轮7的数量均大于等于一个，第一自驱动旋转叶轮201和第二自驱动旋转叶轮7上均设置有若干个叶片，第一自驱动旋转叶轮201和第二自驱动旋转叶轮7依靠流体的冲击实现旋转，旋转转速在100-3000转每分钟，旋转转速与叶片的形状和个数有关，叶片数量大于等于两个，喷嘴1和吸气室5的直径由入口至出口逐渐减小，第一渐扩段3和第二渐扩段8的直径由入口至出口逐渐增大，喷嘴1和吸气室5的角度均为10-50度，第一渐扩段3和第二渐扩段8的角度均为4-20度。
本发明工作原理：液相或液固两相在喷嘴1内急剧加速，进入第一混合段2对第一自驱动旋转叶轮201进行冲击，带动第一自驱动旋转叶轮201旋转，由于压力能转化为动能和机械能，压力降到饱和蒸气压以下，析出更多的气体，形成大量的纳米气泡；流体经第一渐扩段3部分增压减速后喷入吸气室5并进入第二混合段6冲击第二自驱动旋转叶轮7，气体在压差的作用下经过气相入口管4进入吸气室5，在高速流体卷吸的作用下进入第二混合段6，气液两相或气液固三相在第二自驱动旋转叶轮7的剪切破碎的作用下形成分散均匀的微米气泡，流体经第二渐扩段8增压减速后进入下一段工艺。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，包括喷嘴（1）、第一混合段（2）、第一自驱动旋转叶轮（201）、第一渐扩段（3）、吸气室（5）、第二混合段（6）、第二自驱动旋转叶轮（7）、第二渐扩段（8）和气相入口管（4），其特征在于，所述喷嘴（1）、第一混合段（2）、第一渐扩段（3）、吸气室（5）、第二混合段（6）和第二渐扩段（8）依次通过螺纹或法兰或焊接的方式连接，所述气相入口管（4）通过螺纹或法兰或焊接的方式连接在吸气室（5）上，所述气相入口管（4）与第一渐扩段（3）垂直设置，第一渐扩段（3）的一端延伸至吸气室（5）的内部，第一渐扩段（3）的出口直径与第二混合段（6）的直径比为0.25-1.0；
所述第一混合段（2）的内部安装有第一自驱动旋转叶轮（201），所述第二混合段（6）的内部安装有第二自驱动旋转叶轮（7）；
所述喷嘴（1）和吸气室（5）的直径由入口至出口逐渐减小，所述第一渐扩段（3）和第二渐扩段（8）的直径由入口至出口逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，其特征在于，所述第一自驱动旋转叶轮（201）和第二自驱动旋转叶轮（7）的数量均大于等于一个，所述第一自驱动旋转叶轮（201）和第二自驱动旋转叶轮（7）上均设置有若干个叶片，所述叶片的数量大于等于两个。
3.根据权利要求1所述的一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，其特征在于，所述喷嘴（1）和吸气室（5）的角度均为10-50度。
4.根据权利要求1所述的一种纳米气泡和微米气泡梯度发生器，其特征在于，所述第一渐扩段（3）和第二渐扩段（8）的角度均为4-20度。
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