一种文丘里式微气泡发生装置的制作方法

本发明属于气泡发生技术领域，尤其涉及一种文丘里式微气泡发生装置。

背景技术：

微气泡具有尺寸小、比表面积大、刚性大、安定性极好和溶解速度快等特点，同时，由于微气泡表面带有负电荷，可吸附水中细小颗粒，所具备的物理和化学特性相较于常规尺寸气泡在实际工程应用中具有更高的应用价值，与液相充分溶解后可有效的促进气液间的相互作用与质量传递过程，在废水处理、酿酒、好氧生物养殖、矿物浮选、熔盐堆毒物气体的在线分离以及超声溶栓等应用中发挥重要作用。在被污染的水域中通入大量的微气泡不仅能吸附去除悬浮物，强化分解难以降解的有机污染物，同时还能提供充足的活性氧促进水中生物的新陈代谢，增强水中好氧生物、浮游生物以及水生动物的生物降解活性，加速对水体及底泥中污染物的生物降解，实现水质净化目的，改善鱼类及水生动物的生存环境。

高效、大量且安全的微气泡发生装置是自然界与各类工程应用中解决问题的关键。在高强度湍流扰动与涡流剪切环境中，气泡的尺寸、形状、运动过程及分布均发生剧烈变化，大气泡由于表面张力小，难以维持其基本形状而破碎形成众多微小气泡。与传统的扩散板法和引射流分散空气法产生微气泡相比，利用文丘里管喉部的高速水流剪切与渐扩散段壁面的高强度涡流扰动产生微气泡装置简单，运行及维护费用低，具有良好的经济效益和广泛的应用领域。在液相环境中，微气泡可在不需要外界刺激的条件下破碎，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子化学能发生改变，促进羟基自由基的生成，并且不产生局部的高温高压。羟基自由基具有超高的氧化还原电位和氧化分解能力，可实现对水质的净化目的。同时，大量微气泡的溶解可显著提高河流、湖泊、水库及海洋中的溶氧量，促进水中好氧生物的生长，加速对水中沉积垃圾的降解，并且可避免由于溶氧量过低而导致鱼类及水中动物死亡的现象。

技术实现要素：

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种文丘里式微气泡发生装置，目的在于为了能高效、大量且安全的产生微小气泡，提高微气泡的废水处理、矿物浮选和水产养殖效果。

为了解决上述所存在的技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种文丘里式微气泡发生装置，包括循环泵、气泡发生装置和管路，通过管路将储水系统依次与循环泵、气泡发生装置连接，形成一个回路；所述气泡发生装置包括前扩散段、整流段、文丘里管、过渡段和后收缩段依次连接，所述文丘里管的喉部通过通气管连接通气系统，所述通气系统向文丘里管中通入气液混合体；所述整流段内设有整流器；

进一步，所述通气系统包括文丘里式连接器、进水子系统和进气子系统，所述文丘里式连接器的喉部连接进气子系统，所述文丘里式连接器的入口段连接进水子系统，文丘里式连接器出口段与通气管连接；所述进水子系统包括驱动泵、阀门d和流量计通过管路依次连接，所述进气子系统包括阀门c，流量计通过管路依次连接；

进一步，所述整流器由许多等截面小管道并列组成，所述小管道之间通过阻尼网固定。所述小管道的截面形状可以为方形、圆形或六角形，通过整流器能够改善气泡发生段的水流速度分布均匀性；

进一步，所述气泡发生装置还可以配有溶氧检测仪，用于对储水系统中气泡参数进行监测；

进一步，所述气泡发生装置还可以配套设有搅拌器，用于将产生的微气泡更好的分散在水环境中；

进一步，所述管路中还设有流量计，用于实时监测管路中的液体流速。

本发明的有益效果：

本发明充分利用液体经过文丘里管喉部区域时形成的高速度水流剪切与渐扩段时产生的高强度涡流扰动，气泡产生效率高、数量大、无污染、节约能耗、系统运行安全；此外，流量计、阀门、循环泵均为成熟的产品，整个装置结果简单，安装方便，运行及维护费用较低。

这种混合通入装置可使气体不具有连续性，气泡进入主管道时尺寸较小且均匀，能有效的促进气泡分散，实现第一阶段破碎，其装置简洁、易于加工、效果明显；在文丘里管喉部区域高速水流剪切作用下，气泡发生第二阶段破碎；在渐扩段高强度湍流扰动与涡流剪切作用下实现气泡的第三阶段破碎，产生所需的微米级甚至纳米级尺寸气泡；当气泡进入储水系统时，通过设置搅拌器可使气泡更好的分散在水环境中。

附图说明

图1是本发明装置整体结构示意图；

图2是本发明气泡发生装置结构示意图；

图3是本发明文丘里管截面示意图；

图4是本发明通气系统结构示意图；

图5是本发明整流器截面示意图；

图中，1.循环泵，2.前扩散段，3.整流段，4.文丘里管，5.通气管，6.通气系统，7.过渡段，8后收缩段，9.流量计a，10.阀门a，11.阀门b，12.管道，13.微气泡，14.溶氧量监测仪，15.搅拌器，16.母气泡，17.文丘里式连接器，18.流量计b，19.阀门c，20.进气口，21.流量计c，22.阀门d，23.小型驱动泵，24.进水口，25.管壁，26.整流器，27.阻尼网。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种文丘里式微气泡发生装置，通过管路将对储水系统与循环泵1、气泡发生装置之间连通，形成一个回路；在管路与对储水系统连接的进水口与排出口处分别设有阀门b11，阀门a10，调节管理阀门开度可控制主管路内水流速度；如图2所示，气泡发生装置包括前扩散段2、整流段3、文丘里管4、过渡段7、后收缩段8和通气系统6；前扩散段2是个渐变流道，且通过法兰连接进水管路与整流段3，实现管路与整流段3的平滑过渡，由于液体通过前扩散段2进入整流段3时，轴截面上的速度分布不均匀，如图5，在整流段3内设有整流器26，整流器26由许多方形、圆形或六角形等截面的小管道并列组成，且小管道之间通过阻尼网27固定，将原大流道内可能存在的大尺度旋涡分割成小尺度旋涡，小尺度旋涡有更快的衰减速度，这将加快水流中旋涡的衰减，对下游水流的稳定及湍流度的减小非常有利，从而起到了衰减旋涡、降低湍流度的作用；整流段3的另一端连接文丘里管4的入口段，文丘里管4的扩散段连接过渡段7，文丘里管4的喉部通过通气管5连接通气系统6。

如图4所示，通气系统6包括文丘里式连接器17、进水子系统和进气子系统，文丘里式连接器17的喉部连接进气子系统，文丘里式连接器17的入口段连接进水子系统，文丘里式连接器17的扩散段与通气管5连接；进水子系统包括驱动泵23、阀门d22和流量计21通过管路依次连接，进气子系统包括阀门c19、流量计18通过管路依次连接；实现向文丘里管4中通入气液混合体；在储水系统中还可以配有溶氧检测仪14和搅拌器15。

为了更清楚的解释本发明的技术方案，以下结合本发明的工作过程作进一步的解释：

在工作过程中，

打开阀门a10、阀门b11，待液体充满整个循环回路时，开启循环泵1，在循环泵1的驱动下，此时回路中的液体都开始运动，将依次经过前扩散段2、整流段3、文丘里管4、过渡段7、后收缩段8回到储水系统，此时打开阀门c19和阀门d22，通过进气子系统管路的进气口20通入气体，通过进水子系统管路的进水口24通入液体，如图3所示，所通入的气体与液体在文丘里式连接器17内发生混合，通过通气管5通入到文丘里管4的喉部产生母气泡16，使气体不具有连续性，实现第一阶段破碎；由于在文丘里管4喉部区域高速水流剪切作用下，气泡发生第二阶段破碎；在文丘里管4内主循环回路液流的作用下，当气泡随载流进入文丘里管4的渐扩段时，在渐扩段高强度的湍流脉动与涡流剪切实现气泡的第三阶段破碎，使母气泡16迅速破碎为微米级甚至纳米级尺寸微气泡13随载流向下游发展，当气泡进入储水系统时，通过设置搅拌器可使气泡更好的分散在环境水中。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。