一種撞擊流空化器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種撞擊流空化器，包括進(jìn)口管、撞擊腔和出口管，所述進(jìn)口管與出口管分布于撞擊腔上，所述的進(jìn)口管數(shù)量至少有兩個(gè)，每個(gè)進(jìn)口管的軸線穿過(guò)撞擊腔中心，所述的出口管數(shù)量至少有兩個(gè)；每個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔的孔板或安裝有微毛細(xì)管，液體通過(guò)孔板上的小孔或微毛細(xì)管形成射流并產(chǎn)生空化，空化的液體射流在撞擊腔中心匯合，通過(guò)相互撞擊產(chǎn)生大旋渦；撞擊后的液體從出口管流出。本發(fā)明有益的效果：相互撞擊的液體流團(tuán)相互滲透，往復(fù)振蕩，發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞、擠壓和剪切作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)，使空化泡反復(fù)的潰滅和再生，從而增強(qiáng)空化強(qiáng)度和空化效應(yīng)，撞擊后的液體從出口管流出；本發(fā)明可以有效增強(qiáng)現(xiàn)有水力空化器的空化強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】一種撞擊流空化器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明專利涉及一種水力空化設(shè)備，尤其涉及是一種撞擊流空化器。
【背景技術(shù)】
[0002]水力空化是液體產(chǎn)生空化的主要方法之一。液體通過(guò)空化器形成射流，液體速度劇增，液體壓力劇減。當(dāng)液體壓力降至液體飽和蒸氣壓甚至以下時(shí)，由于液體的劇烈汽化而產(chǎn)生大量空化泡?？栈蓦S液體流動(dòng)，形成兩相流動(dòng)。當(dāng)液體壓力恢復(fù)時(shí)，空化泡瞬間潰滅形成微射流和沖擊波，產(chǎn)生瞬間高溫(1000~5000K)和瞬間高壓(I~5X IO7Pa)。液體裂解產(chǎn)生高化學(xué)活性的羥基自由基，可以有效降解復(fù)雜難降解有機(jī)污染物。目前應(yīng)用的水力空化器主要有孔板空化器和射流空化器。
[0003]兩股液體高速相向流動(dòng)撞擊，在撞擊瞬間達(dá)到極高的相對(duì)速度，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)。(伍沅，《撞擊流一原理、性質(zhì)和應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年2月第I版)。讓水力空化器產(chǎn)生的空化射流相互撞擊，從而增強(qiáng)空化強(qiáng)度是一種強(qiáng)化空化的新思路。
[0004]專利201110425910.0公開(kāi)了強(qiáng)化水射流空化降解含苯酚廢水的設(shè)備。該設(shè)備讓從射流空化噴嘴噴出的空化射流與靶盤撞擊，加速空化泡潰滅，將空化泡潰滅集中在射流空化噴嘴與靶盤之間區(qū) 域，使空化泡潰滅產(chǎn)生的極端高熱聚集在該區(qū)域，形成一個(gè)相對(duì)集中的高溫高壓潰滅區(qū)，從而強(qiáng)化空化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種撞擊流空化器，可以有效增強(qiáng)現(xiàn)有水力空化器的空化強(qiáng)度。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的。這種撞擊流空化器，包括進(jìn)口管、撞擊腔和出口管，所述進(jìn)口管與出口管分布于撞擊腔上，所述的進(jìn)口管數(shù)量至少有兩個(gè)，每個(gè)進(jìn)口管的軸線穿過(guò)撞擊腔中心，所述的出口管數(shù)量至少有兩個(gè)；每個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔的孔板或安裝有微毛細(xì)管，液體通過(guò)孔板上的小孔或微毛細(xì)管形成射流并產(chǎn)生空化，空化的液體射流在撞擊腔中心匯合，通過(guò)相互撞擊產(chǎn)生大旋渦；撞擊后的液體從出口管流出。
[0007]所述的進(jìn)口管和出口管的數(shù)量均為3個(gè)，交錯(cuò)均布在撞擊腔的圓周上，每個(gè)進(jìn)口管和出口管的軸線穿過(guò)撞擊腔中心，每個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔的孔板。
[0008]所述的進(jìn)口管和出口管的數(shù)量均為2個(gè)，一個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔的孔板，另一個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝微毛細(xì)管。
[0009]所述的進(jìn)口管和出口管的數(shù)量均為2個(gè)，交錯(cuò)均布在撞擊腔的圓周上，每個(gè)進(jìn)口管和出口管的軸線穿過(guò)撞擊腔中心，每個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔的孔板。
[0010]所述的微毛細(xì)管的內(nèi)直徑是孔板的小孔直徑的0.01~1.0倍，所述的進(jìn)口管的孔板距撞擊腔的間距是進(jìn)口管直徑的0.01~1000倍。[0011]所述的撞擊腔形狀是圓柱形、方形、矩形、橢圓形或球形。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
[0013](I)強(qiáng)烈的壓力波動(dòng):相互撞擊的液體間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，由此產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力波動(dòng)；壓力波動(dòng)的強(qiáng)度和頻率隨射流撞擊速度的增大而線性增大，進(jìn)而產(chǎn)生高聲強(qiáng)超聲波，產(chǎn)生超聲空化；超聲空化與水力空化疊加，使空化泡反復(fù)的潰滅和再生，從而增強(qiáng)空化強(qiáng)度和空化效應(yīng)；
[0014](2)強(qiáng)烈的微觀混合:液體流相向撞擊，撞擊面上液流發(fā)生強(qiáng)烈的動(dòng)量傳遞；相向的液體流團(tuán)相互滲透，往復(fù)振蕩，發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞、擠壓和剪切作用，流團(tuán)變形，發(fā)生分裂，有效的促進(jìn)液體的微觀混合，提高液體微觀混合的均勻度；
[0015](3)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng):在強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)作用下，可以提高液體的化學(xué)反應(yīng)能力，加快化學(xué)反應(yīng)速度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的撞擊流空化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的微毛細(xì)管射流與孔板射流撞擊流空化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的正對(duì)撞工作示意圖一。
[0019]圖4是本發(fā)明 的斜對(duì)撞工作示意圖二。
[0020]圖5是本發(fā)明的正對(duì)撞實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖一。
[0021]圖6是本發(fā)明的斜對(duì)撞實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖二。
[0022]附圖中的標(biāo)號(hào)分別為:1、進(jìn)口管；2、撞擊腔；3、出口管；4、孔板；5、射流；6、大旋渦；7、微毛細(xì)管；41、小孔；1_1、第一進(jìn)口管；1_2、第二進(jìn)口管；3-1、第一出口管；3-2、第二出口管；5-1、第一射流；5-2、第二射流。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的介紹:如附圖1所示，本發(fā)明包括進(jìn)口管1、撞擊腔2和出口管3。進(jìn)口管有三個(gè)，每個(gè)進(jìn)口管內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔41的孔板4。液體分成三股，同時(shí)進(jìn)入這三個(gè)進(jìn)口管I，通過(guò)孔板4上的小孔41形成射流5，產(chǎn)生孔板空化。三股空化的液體射流5在撞擊腔2中心匯合，相互撞擊，同時(shí)產(chǎn)生大旋渦6。相互撞擊的液體流團(tuán)相互滲透，往復(fù)振蕩，發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞、擠壓和剪切作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)，使空化泡反復(fù)的潰滅和再生，從而增強(qiáng)空化強(qiáng)度和空化效應(yīng)。撞擊后的液體分別從三個(gè)出口管3流出。所述的撞擊腔2形狀可以是圓柱形、方形、矩形、橢圓形、球形等任意形狀。
[0024]如附圖2所示，所述的撞擊流空化器進(jìn)口管I有兩個(gè)，第一進(jìn)口管1-1安裝微毛細(xì)管7，第二進(jìn)口管1-2安裝孔板4。一股液體進(jìn)入第一進(jìn)口管1-1中的微毛細(xì)管7形成第一射流5-1，另一股液體通過(guò)第二進(jìn)口管1-2中的孔板4也形成第二射流5-2。通過(guò)微毛細(xì)管7的第一射流5-1與通過(guò)孔板4的小孔41形成的第二射流5-2相互撞擊，空化強(qiáng)度和空化效應(yīng)由此增強(qiáng)，撞擊后的液體分別從第一出口管3-1和第二出口管3-2流出。
[0025]對(duì)此進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)原理:以一定量的亞甲基藍(lán)試劑與蒸餾水配置出一定濃度的亞甲基藍(lán)水溶液，作為原料液注入儲(chǔ)槽，每間隔IOmin時(shí)間收集經(jīng)過(guò)撞擊流空化器后的溶液，并測(cè)定其吸光度。通過(guò)標(biāo)定曲線，由吸關(guān)度得到亞甲基藍(lán)濃度，進(jìn)而得到空化而產(chǎn)生的羥基自由基(.0Η)濃度。而(.0Η)濃度的大小可以反映該發(fā)明的空化效應(yīng)。產(chǎn)生的(.0Η)濃度越高，說(shuō)明空化效應(yīng)越大。
[0026]如圖3所示，亞甲基藍(lán)水溶液液體分成等流量的兩股，同時(shí)進(jìn)入第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2。第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2的相鄰角度為180度。通過(guò)第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2的孔板4的小孔41形成射流5進(jìn)入撞擊腔2。射流液體產(chǎn)生孔板空化。兩股空化的液體射流在撞擊腔2中心匯合，相互撞擊。相互撞擊的液體流團(tuán)相互滲透，往復(fù)振蕩，發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞、擠壓和剪切作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)，使空化泡反復(fù)的潰滅和再生。最后，溶液分別從第一出口管3-1和第二出口管3-2流出。每間隔IOmin時(shí)間，收集出口管3的溶液，進(jìn)行吸光度測(cè)定，進(jìn)而得到(.0Η)濃度，測(cè)定不同液體流量下因空化而產(chǎn)生的羥基自由基(.0Η)濃度，得到的結(jié)果如圖5所示。
[0027]如圖4所示，亞甲基藍(lán)水溶液液體分成等流量的兩股，同時(shí)進(jìn)入第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2。第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2的相鄰角度為90度。通過(guò)第一進(jìn)口管1-1和第二進(jìn)口管1-2的孔板4的小孔41形成射流5進(jìn)入撞擊腔2。射流液體產(chǎn)生孔板空化。兩股空化的液體射流在撞擊腔2中心匯合，相互撞擊。相互撞擊的液體流團(tuán)相互滲透，往復(fù)振蕩，發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞、擠壓和剪切作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)，使空化泡反復(fù)的潰滅和再生。最后，溶液分別從出口管3流出。每間隔IOmin時(shí)間，收集出口管3的溶液，進(jìn)行吸光度測(cè)定，進(jìn)而得到(.0Η)濃度，測(cè)定不同液體流量下因空化而產(chǎn)生的羥基自由基(.0Η)濃度 ，得到的結(jié)果如圖6所示。
[0028]可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種撞擊流空化器，其特征在于:包括進(jìn)口管(I)、撞擊腔(2)和出口管(3)，所述進(jìn)口管⑴與出口管⑶分布于撞擊腔⑵上，所述的進(jìn)口管⑴數(shù)量至少有兩個(gè)，每個(gè)進(jìn)口管(I)的軸線穿過(guò)撞擊腔(2)中心，所述的出口管(3)數(shù)量至少有兩個(gè)；每個(gè)進(jìn)口管(I)內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔(41)的孔板(4)或安裝有微毛細(xì)管(7)，液體通過(guò)孔板(4)上的小孔(41)或微毛細(xì)管(7)形成射流(5)并產(chǎn)生空化，空化的液體射流在撞擊腔(2)中心匯合，通過(guò)相互撞擊產(chǎn)生大旋潤(rùn)(6);撞擊后的液體從出口管(3)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撞擊流空化器，其特征在于:所述的進(jìn)口管(I)和出口管(3)的數(shù)量均為3個(gè)，交錯(cuò)均布在撞擊腔⑵的圓周上，每個(gè)進(jìn)口管⑴和出口管(3)的軸線穿過(guò)撞擊腔⑵中心，每個(gè)進(jìn)口管⑴內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔(41)的孔板(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撞擊流空化器，其特征在于:所述的進(jìn)口管(I)和出口管(3)的數(shù)量均為2個(gè)，一個(gè)進(jìn)口管(I)內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔(41)的孔板(4)，另一個(gè)進(jìn)口管(I)內(nèi)安裝微毛細(xì)管(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撞擊流空化器，其特征在于:所述的進(jìn)口管(I)和出口管(3)的數(shù)量均為2個(gè)，交錯(cuò)均布在撞擊腔⑵的圓周上，每個(gè)進(jìn)口管⑴和出口管(3)的軸線穿過(guò)撞擊腔⑵中心，每個(gè)進(jìn)口管⑴內(nèi)安裝一塊開(kāi)有小孔(41)的孔板(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撞擊流空化器，其特征在于:所述的微毛細(xì)管(7)的內(nèi)直徑是孔板⑷的小孔(41)直徑的0.01~1.0倍，所述的進(jìn)口管⑴的孔板⑷距撞擊腔(2)的間距是進(jìn)口管直 徑的0.01~1000倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撞擊流空化器，其特征在于:所述的撞擊腔(2)形狀是圓柱形、方形、矩形、橢圓形或球形。
【文檔編號(hào)】B01F5/02GK103979619SQ201410183388
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】計(jì)建炳, 李育敏, 陳銀銀, 高海燕 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)