一種微氣泡生成裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種微氣泡生成裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]核能已日益成為當(dāng)今世界的主要能源，在能源消耗中所占的比例越來越大。但在利用核能的同時(shí)，也伴隨產(chǎn)生了大量的放射性物質(zhì)，會嚴(yán)重危害人類的生存。在液態(tài)核反應(yīng)堆冷卻劑中含有大量的氪、氙和氚等放射性氣體，氪、氙很容易引起反應(yīng)堆的中毒，氚則非常容易通過管道滲透而擴(kuò)散到環(huán)境中。在重水反應(yīng)堆中也會產(chǎn)生大量的放射性氚，大部分放射性氣體溶解在重水中，隨冷卻劑在回路中循環(huán)流動。為了保護(hù)環(huán)境，防止這些放射性氣體的無序擴(kuò)散，需要將溶解在冷卻劑中的氣體及時(shí)提取出來，進(jìn)行統(tǒng)一的無害化處理。使用一種管道鼓泡器向冷卻劑管道內(nèi)注入一定量的清洗氣體，讓氣體與冷卻劑充分接觸，放射性氣體由冷卻劑向清洗氣體中擴(kuò)散，最終清洗氣體攜帶放射性氣體進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)。清洗氣體的氣泡直徑越小與冷卻劑接觸面積越大，越有利于放射性氣體在兩相間傳質(zhì)擴(kuò)散。
[0003]目前，液體內(nèi)的氣泡生成方法多是使用一根或多根氣體管道，將氣體通入裝有液體的特定容器中，在容器內(nèi)經(jīng)過攪拌等混合方式,使氣體與液體充分接觸,對液體進(jìn)行清洗(或者液體對氣體進(jìn)行清洗)。此類設(shè)備通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的液體內(nèi)的氣泡生成方法成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷，而提供了一種微氣泡生成裝置及其應(yīng)用，該裝置不僅能將氣體均勻地通入液體內(nèi)，而且通氣量、氣泡大小和數(shù)量可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行有效控制。
[0005]本發(fā)明提供了一種微氣泡生成裝置，所述的微氣泡生成裝置包括依次連通的一輸入管道、一文丘里管和一輸出管道；所述輸入管道、所述文丘里管和所述輸出管道在同一條直線上；所述的文丘里管包括依次連通的一收縮段、一喉段和一擴(kuò)張段，所述輸入管道與所述收縮段相連通，所述擴(kuò)張段與所述輸出管道相連通；所述輸入管道和所述輸出管道均為等徑直管道，所述輸入管道的內(nèi)徑與所述收縮段的入口處內(nèi)徑相等，并大于所述喉段的內(nèi)徑，所述擴(kuò)張段的出口處內(nèi)徑與所述輸出管道的內(nèi)徑相等，并大于所述喉段的內(nèi)徑；
[0006]所述喉段的外管壁上環(huán)設(shè)有一通氣環(huán)，所述通氣環(huán)為一空心柱狀密封腔體，所述空心柱狀密封腔體的柱體上設(shè)有一氣體入口 ；所述喉段的管壁上貫設(shè)有一組沿所述文丘里管的軸心呈對稱分布的通氣孔，該組通氣孔所形成的截面與所述文丘里管的軸線相垂直，該組通氣孔位于所述空心柱狀密封腔體內(nèi)，且用于將進(jìn)入所述氣體入口的氣體輸入所述喉段內(nèi)。
[0007]本發(fā)明中，較佳地，所述輸入管道的內(nèi)徑、所述收縮段的入口處內(nèi)徑、所述擴(kuò)張段的出口處內(nèi)徑和所述輸出管道的內(nèi)徑相同。
[0008]本發(fā)明中，所述輸入管道的長度、所述輸出管道的長度分別較佳地為所述輸入管道的內(nèi)徑的1.5?5倍。
[0009]本發(fā)明中，所述的氣體入口較佳地設(shè)置于所述喉段的上方，更佳地還垂直于所述文丘里管的安裝方向。
[0010]本發(fā)明中，所述的氣體入口的軸線較佳地位于或平行于所述通氣孔所形成的截面。
[0011]當(dāng)所述的氣體入口的軸線位于所述通氣孔所形成的截面時(shí)，較佳地，所述的氣體入口的正下方不設(shè)置通氣孔。
[0012]本發(fā)明中，所述的貫設(shè)是指貫通所述喉段的管壁進(jìn)行設(shè)置。
[0013]本發(fā)明中，所述輸入管道、所述文丘里管和所述輸出管道的材質(zhì)可以根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)行選擇，較佳地選用相同材料，例如304不銹鋼、316L、Inconel或Hastelloy系列合金材料。
[0014]本發(fā)明中，所述的文丘里管的收縮段的長度較佳地為所述輸入管道的內(nèi)徑的
0.8?2倍；所述的文丘里管的擴(kuò)張段的長度較佳地為所述輸入管道的內(nèi)徑的I?8倍；所述的文丘里管的喉段的長度較佳地為所述輸入管道的內(nèi)徑的0.8?1.5倍；所述的文丘里管的喉段的內(nèi)徑較佳地為所述輸入管道的內(nèi)徑的0.3?0.9倍。
[0015]本發(fā)明中，所述的通氣孔的數(shù)量較佳地為I?20個(gè)；所述的通氣孔的直徑較佳地為 0.5 ?Smnin
[0016]本發(fā)明中，所述的通氣環(huán)環(huán)設(shè)于所述喉段的外管壁的方式較佳地為焊接。
[0017]本發(fā)明還提供了上述微氣泡生成裝置在制備液態(tài)熔鹽中的微氣泡上的應(yīng)用。
[0018]將所述微氣泡生成裝置應(yīng)用于制備液態(tài)熔鹽中的微氣泡時(shí)，將所述微氣泡生成裝置垂直放置，將所述微氣泡生成裝置的輸入管道和輸出管道連接到熔鹽輸送管道上，熔鹽輸送管道的內(nèi)徑與所述微氣泡生成裝置的輸入管道和輸出管道的內(nèi)徑相同，液態(tài)熔鹽從下至上經(jīng)所述收縮段進(jìn)入文丘里管，之后流經(jīng)所述喉段和所述擴(kuò)張段，再從所述輸出管道流出；同時(shí)，一定流量的氣體由所述氣體入口進(jìn)入所述通氣環(huán)，從分布在文丘里管的喉段上的通氣孔注入液態(tài)熔鹽中；最后，被注入的氣體隨著液態(tài)熔鹽的流動由所述喉段進(jìn)入所述擴(kuò)張段，形成微氣泡。
[0019]其中，所述通氣環(huán)與一供氣系統(tǒng)連接，連接方式較佳地為焊接或螺紋連接，進(jìn)而可以任意進(jìn)行進(jìn)氣流量和壓力的調(diào)節(jié)。同時(shí)，由于氣體經(jīng)過通氣孔進(jìn)入所述喉段的液態(tài)熔鹽中，通過改變通氣孔的大小和數(shù)量可以有效地控制液態(tài)熔鹽內(nèi)氣泡的大小。通過改變所述喉段與所述輸入管道的直徑、所述擴(kuò)張段的長度等參數(shù)，可以改變所述微氣泡生成裝置的徑向剪切力的大小，從而調(diào)節(jié)液體內(nèi)氣泡的大小和調(diào)節(jié)氣液兩相的接觸面積。
[0020]本發(fā)明中，由所述的微氣泡生成裝置生成的微氣泡的直徑較佳地為0.1mm?5mm ；液態(tài)熔鹽中形成的微氣泡的含量較佳地為0.05%?5%，所述百分比為占液態(tài)熔鹽的體積百分比。
[0021 ] 本發(fā)明還提供了上述微氣泡生成裝置在制備氣體飽和水溶液上的應(yīng)用。
[0022]其中，所述的氣體飽和水溶液中的氣體種類與通入所述氣體入口的氣體種類相同。
[0023]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。
[0024]本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0025]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明提供的微氣泡生成裝置可以直接連接在液態(tài)熔鹽的輸送管道中，占用空間小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備壓降較小，發(fā)泡效果好。液態(tài)熔鹽內(nèi)氣泡數(shù)量、氣泡大小、氣液接觸面積和體積比都可以通過改變微氣泡生成裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確控制。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的微氣泡生成裝置的剖視圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的微氣泡生成裝置沿A-A面的剖視圖。
[0028]圖3是采用光學(xué)相機(jī)拍攝的本發(fā)明的實(shí)施例2形成的微氣泡的照片。
[0029]圖4是采用光學(xué)相機(jī)拍攝的本發(fā)明的實(shí)施例3形成的微氣泡的照片。
[0030]圖5是采用光學(xué)相機(jī)拍攝的本發(fā)明的實(shí)施例4形成的微氣泡的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供的微氣泡生成裝置包括依次連通的一輸入管道
1、一文丘里管2和一輸出管道3 ;輸入管道1、文丘里管2和輸出管道3在同一條直線上；文丘里管2包括依次連通的一收縮段201、一喉段202和一擴(kuò)張段203，輸入管道I與收縮段201相連通，擴(kuò)張段203與輸出管道3相連通；輸入管道I和輸出管道3均為等徑直管道，輸入管道I的內(nèi)徑、收縮段201的入口處內(nèi)徑、擴(kuò)張段203的出口處內(nèi)徑和輸出管道3的內(nèi)徑相同，并大于喉段202的內(nèi)徑。喉段202的外管壁上環(huán)設(shè)有一通氣環(huán)4，通氣環(huán)4為一空心柱狀密封腔體，該空心柱狀密封腔體的柱體上設(shè)有一氣體入口 5 ;喉段202的管壁上貫設(shè)有一組沿文丘里管2的軸心呈對稱分布的通氣孔6，該組通氣孔6所形成的截面與文丘里管2的軸線相垂直，該組通氣孔6位于空心柱狀密封腔體內(nèi)，且用于將進(jìn)入氣體入口 5的氣體輸入喉段202內(nèi)。
[0034]其中，輸入管道I的長度、輸出管道3的長度均為輸入管道I的內(nèi)徑的3倍。氣體入口 5設(shè)置于喉段202的上方，并垂直于文丘里管2的安裝方向。氣體入口 5的軸線位于通氣孔6形成的截面上，且氣體入口 5的正下方不設(shè)置