本實用新型屬于氣泡發(fā)生裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微氣泡發(fā)生器。
背景技術(shù)：
微氣泡已被廣泛應(yīng)用于石油化工、采礦等領(lǐng)域的兩相之間熱交換和質(zhì)量傳遞過程,以及環(huán)境工程中污水的凈化處理,尤其是近年來在水處理方面廣泛應(yīng)用的氣浮技術(shù),對氣泡的性能要求更高,還被應(yīng)用于動力、冶金、核能、醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。根據(jù)微氣泡產(chǎn)生的方式,常規(guī)方法可分為射流法、機(jī)械分散法、超聲波空化法和電解法等。
射流法通過使用類似孔板流量計或文丘里管的變徑方法，使流體因管路局部變化增加流速而壓力降低，從而引入氣相，或利用液相旋流在中心產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)的方式引入氣相，之后利用高速流體產(chǎn)生的高度湍流和剪切將氣體切割為微氣泡。但是該方法產(chǎn)生的微氣泡粒徑較大，而且其效率受射流器或高速文丘里管出口孔徑的影響較大。
機(jī)械分散法通過將水與空氣同時通入容器中進(jìn)行攪拌，在高速的剪切與攪拌過程中將氣體切割成微小氣泡。機(jī)械分散法具有效率高，產(chǎn)生氣泡數(shù)量多等優(yōu)點(diǎn)，但因其需要使用大功率高轉(zhuǎn)速電機(jī)實現(xiàn)高速剪切攪拌，故而有設(shè)備的制造要求較高，加工難度較大且其產(chǎn)生的氣泡尺寸難以控制。
超聲波空化法主要原理是在超聲波作用下，液體中的較小氣泡會出現(xiàn)生長、收縮、振蕩及崩潰等現(xiàn)象，利用這一原理在超聲波負(fù)半周時拉伸液體，使其產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓低于液體空化壓力時，將引發(fā)液體內(nèi)部空化，產(chǎn)生尺寸為微米級的微氣泡。超聲波空化法存在功耗較大、效率偏低等缺點(diǎn)。
電解法是向廢水中加入一定電流,則廢水被電解出H2、O2和CO2等微小氣泡,這些微小氣泡浮載能力大,它將吸附廢水中微小懸浮物并上浮加以去除,以達(dá)到凈水的目的。該工藝簡單，設(shè)備小，但耗電大，能耗高。
鑒于上述幾種微氣泡產(chǎn)生技術(shù)的不足，有必要進(jìn)一步開發(fā)新型的微氣泡發(fā)生方法或設(shè)置，以解決目前該技術(shù)面臨的主要困難，即能耗高、占地面積大、氣泡尺寸不可控、產(chǎn)生的氣泡不夠均勻微細(xì)等問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、混合效果好、產(chǎn)生的氣泡更加均勻微細(xì)的微氣泡發(fā)生器。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：
一種微氣泡發(fā)生器，包括主流管和進(jìn)氣管，所述主流管包括依次連通的收縮段、喉部和擴(kuò)散段，所述喉部內(nèi)設(shè)置有微孔管段，與所述微孔管段相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有擴(kuò)大段，所述擴(kuò)大段與所述微孔管段形成一獨(dú)立的環(huán)形進(jìn)氣空間，所述進(jìn)氣管與所述擴(kuò)大段連接并與所述環(huán)形進(jìn)氣空間相連通。
在本實用新型的可選方案中，所述主流管還包括與所述收縮段相連通的入口段和與所述擴(kuò)散段相連通的出口段，所述入口段、收縮段、喉部、微孔管段、擴(kuò)散段與出口段同軸心連接；
所述進(jìn)氣管、擴(kuò)大段與微孔管段共同構(gòu)成氣體通道，所述入口段、收縮段、喉部、微孔管段、擴(kuò)散段與出口段共同構(gòu)成氣液通道。
在本實用新型的可選方案中，所述微孔管段設(shè)有微孔管，所述微孔管為金屬管、陶瓷膜管或者有機(jī)膜管。
在本實用新型的可選方案中，所述金屬管為燒結(jié)金屬粉末微孔管、金屬微孔膜管或者金屬燒結(jié)網(wǎng)管。
在本實用新型的可選方案中，所述微孔管的微孔孔徑為0.1～50微米，所述微孔管段的管壁厚度為0.5～50毫米。
在本實用新型的可選方案中，所述微孔管的微孔孔徑為0.5～10微米，所述微孔管段的管壁厚度為1～10毫米。
在本實用新型的可選方案中，所述喉部包括由文丘里效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，所述微孔管段設(shè)置在所述文丘里效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)內(nèi)。
在本實用新型的可選方案中，所述微孔管段的長度為所述喉部長度的1/5～1/2；優(yōu)選為所述喉部長度的1/5～1/4。
在本實用新型的可選方案中，所述收縮段的直徑由入口至出口逐漸減小，所述微孔管段為直管狀，所述微孔管段直徑為所述收縮段出口直徑的1.1～5倍,優(yōu)選2～3倍。
在本實用新型的可選方案中，所述進(jìn)氣管焊接在所述擴(kuò)大段的外壁上，所述微孔管段與所述擴(kuò)大段焊接或者卡接。
本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器適用于工業(yè)廢水凈化處理的氣浮裝置中，或者也可作為生化裝置的進(jìn)水部件，以提高氣液傳質(zhì)效率。
隨著材料加工合成技術(shù)的不斷進(jìn)步和普遍應(yīng)用，微孔材料生產(chǎn)技術(shù)日益提高，基于微孔介質(zhì)材料的微氣泡發(fā)生技術(shù)得以實現(xiàn)。比如在氣浮法水處理工藝中，采用微孔、擴(kuò)散板或微孔管直接向氣浮池通入壓縮空氣或采用水泵吸水管吸氣、水力噴射器、高速葉輪等向水中充氣,可分為擴(kuò)散板曝氣氣浮、水泵吸水管吸氣氣浮、射流氣浮、葉輪氣浮等。
微孔分散法的基本原理是，利用氣液兩相間的壓力差，壓力較高的氣體通過微孔材料形成微細(xì)氣流，在液相的剪切沖刷作用下形成微細(xì)氣泡并分散在液相中。本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器借助射流法和微孔分散法的基本理論，并利用空化效應(yīng)來加速微孔表面的氣泡的脫離，通過調(diào)節(jié)水流沖刷微孔管的速度以避免氣泡在介質(zhì)表面長大，減小氣泡的尺寸，強(qiáng)化氣液混合，增強(qiáng)氣液混合效率，在氣液混合領(lǐng)域具有明顯的價值。
本實用新型的有益效果在于：
1、混合效果好
本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器，采用了氣泡生成的組合方法，微孔管段部位的多點(diǎn)接觸和空化效應(yīng)形成的負(fù)壓抽吸相結(jié)合，細(xì)化氣泡，混合效果好。且氣液兩相在微孔管段表面實現(xiàn)氣液混合，文丘里效應(yīng)形成局部負(fù)壓，通過對氣體強(qiáng)烈的抽吸，加速微氣泡的脫離，增強(qiáng)氣液混合效率。
2、氣泡尺寸小
本實用新型通過喉部混合區(qū)液體的湍流回旋作用，反復(fù)沖刷微孔膜內(nèi)表面生成的氣泡，降低生成氣泡的尺寸，產(chǎn)生的氣泡粒徑細(xì)小、均勻。
3、結(jié)構(gòu)簡單
本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，有效節(jié)省空間，不含轉(zhuǎn)動部件，能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，拆裝方便，便于安裝維護(hù)；同時能耗少，運(yùn)行成本低。
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記：
1-入口段； 2-收縮段； 3-喉部；
4-擴(kuò)散段； 5-出口段； 6-微孔管段；
7-擴(kuò)大段； 8-環(huán)形進(jìn)氣空間； 9-進(jìn)氣管；
D1-收縮段出口直徑； D2-微孔管段直徑。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
下面結(jié)合實施例和具體實施方式對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實施例
圖1為本實用新型提供的微氣泡發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實施例提供一種微氣泡發(fā)生器，包括主流管和進(jìn)氣管9，主流管包括依次連通的入口段1、收縮段2、喉部3、擴(kuò)散段4和出口段5，喉部3內(nèi)設(shè)置有微孔管段6，與微孔管段6相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有擴(kuò)大段7，擴(kuò)大段7與微孔管段6形成一獨(dú)立的環(huán)形進(jìn)氣空間8，進(jìn)氣管9與擴(kuò)大段7連接并與環(huán)形進(jìn)氣空間8相連通；入口段1、收縮段2、喉部3、微孔管段6、擴(kuò)散段4與出口段5同軸心連接；進(jìn)氣管9、擴(kuò)大段7與微孔管段6共同構(gòu)成氣體通道，入口段1、收縮段2、喉部3、微孔管段6、擴(kuò)散段4與出口段5共同構(gòu)成氣液通道。
本實施例提供的微氣泡發(fā)生器適用于工業(yè)廢水凈化處理的氣浮裝置中，或者也可作為生化裝置的進(jìn)水部件，以提高氣液傳質(zhì)效率。
本實施例中，入口段1為直管狀，收縮段2的直徑逐漸減小，喉部3為直管狀，擴(kuò)散段4直徑由喉部3直徑逐漸增大至出口段5直徑，出口段5為直管狀；其中，喉部3設(shè)置有擴(kuò)大段7和微孔管段6，擴(kuò)大段7和微孔管段6位置相對應(yīng)。本實施例利用多孔介質(zhì)特性實現(xiàn)多點(diǎn)微孔進(jìn)氣，同時利用文丘里管的壓力變化的原理，加速氣液混合，快速移走氣泡，保證生成盡量多的微氣泡，起到強(qiáng)化混合的效果。
微孔管段6設(shè)有微孔管，微孔管為金屬管、陶瓷膜管或者有機(jī)膜管，其中，金屬管為燒結(jié)金屬粉末微孔管、金屬微孔膜管或者金屬燒結(jié)網(wǎng)管。也就是說，微孔管段6選用的微孔材料可以為燒結(jié)金屬粉末微孔管、金屬微孔膜材料、燒結(jié)金屬纖維微孔材料、陶瓷膜材料、有機(jī)膜材料或者其它類型的微孔材料，這些微孔材料均為常規(guī)微孔材料。本實施例中，微孔管段6采用的微孔材料為燒結(jié)金屬粉末微孔管。
喉部3包括由文丘里效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，微孔管段6設(shè)置在文丘里效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)內(nèi)。微孔管段6的長度為喉部3長度的1/5～1/2，優(yōu)選1/5～1/4。本實施例利用多孔介質(zhì)特性實現(xiàn)多點(diǎn)微孔進(jìn)氣，同時通過壓力變化形成的負(fù)壓效應(yīng)，對氣泡進(jìn)行抽吸，使氣泡在成長中快速脫離微孔管段6內(nèi)壁，起到強(qiáng)化微氣泡生成和混合的效果；微孔管段6的長度為喉部3總長度的1/5～1/4,該區(qū)域內(nèi)入口段1壓力沿水流方向快速降低并在此位置形成一段相對穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)。
微孔管的微孔孔徑為0.1～50微米，微孔管段6的管壁厚度為0.5～50毫米。優(yōu)選地，微孔管的微孔孔徑為0.5～10微米，微孔管段6的管壁厚度為1～10毫米。
微孔的孔徑小則產(chǎn)生的氣泡也相應(yīng)會小，氣泡尺寸最好與水處理中需要通過氣浮法除去的顆粒粒徑大小相匹配，不能太大；而管壁的壁厚尺寸則是在保證微孔管強(qiáng)度的基礎(chǔ)上使壁厚不超過50毫米、甚至10毫米，因為壁厚過厚會增大進(jìn)氣阻力。
本實施例中，進(jìn)氣管9焊接在擴(kuò)大段7的外壁上，微孔管段6與擴(kuò)大段7焊接或者卡接，當(dāng)微孔管段6微孔材質(zhì)為金屬微孔材質(zhì)時，可采用焊接的方式，其他微孔材質(zhì)可采用卡接的方式，方便安裝與拆卸。
收縮段2的直徑由入口至出口逐漸減小，微孔管段6為直管狀，微孔管段直徑D2為收縮段出口直徑D1的1.1～5倍，優(yōu)選2～3倍。
本實用新型的微氣泡發(fā)生器的收縮段出口直徑D1尺寸與微孔管段直徑D2尺寸并不相等，可以通過改變D1與D2的比值，以使微孔管段6靠近內(nèi)壁處產(chǎn)生湍流回旋作用，氣泡從微孔管表面脫離后，被靠近微孔管段6邊壁處的漩渦卷入射流邊界層，并在混合段末端與水相充分混合，改善相同流量下流體與微孔管接觸條件，從而獲得不同尺寸分布的氣泡流。
本實用新型的微氣泡發(fā)生器工作時，待處理液相物流首先經(jīng)入口段1進(jìn)入收縮段2，經(jīng)過喉部3時速度增大數(shù)倍，由于D2大于D1，在微孔管段6壁面處產(chǎn)生低壓漩渦，當(dāng)微孔管內(nèi)側(cè)壓力低于外側(cè)壓力時，氣體經(jīng)環(huán)形進(jìn)氣空間8被吸入微氣泡發(fā)生器，在微孔管段6內(nèi)壁表面與液相物流相接觸，氣相物流以微米級氣泡的形式進(jìn)入液流中。在微孔管內(nèi)壁處，氣液物流多點(diǎn)接觸，在高速流體所產(chǎn)生的曳力作用下，孔口處的氣泡提前脫離并被及時帶走，更加有利于氣泡尺寸的減小。該發(fā)生器還利用空化效應(yīng)，一方面產(chǎn)生負(fù)壓對氣體產(chǎn)生抽吸作用，另一方面當(dāng)氣液混合物進(jìn)入壓力較高的區(qū)域，空化泡進(jìn)行分裂和潰滅，形成的大沖擊力使氣泡進(jìn)一步破碎成為更小的氣泡，在湍流作用下便于形成更穩(wěn)定的氣液混合物流。經(jīng)過本實用新型的微氣泡發(fā)生器，可強(qiáng)化水處理過程中的氣液傳質(zhì)效率，氣泡尺寸更小，在氣液混合領(lǐng)域應(yīng)用價值明顯。
最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制，本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。