专利名称：文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室。
背景技术：
随着工业的发展，废水成分越来越复杂，并含有大量的有毒有害物质，传统的废水处理方法已经很难达到最新的废水排放标准，现有的物化法又存在反应装置复杂、处理成本过高的缺点。新型的废水处理技术正萌芽而生，水力空化正是其中之一。液体速度提高时，其压力会下降，当压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时，液体发生空化形成大量空泡，空泡随液体流动形成了两相流动。当流动的压力增大时，空泡溃灭形成微射流、冲击波并在极短时间内释放巨大的能量。在这种高能量作用下液体裂解为活性氢原子和羟基自由基，重组形成过氧化氢，自由基团具有强氧化性，可以有效地降解复杂有机物，生物难降解物等。水力空化具有独特的优点:(1)反应条件容易控制；(2)产生空化效率较高；(3)产生空化所使用的设备简单 ；(4)反应器的维护成本非常低。考虑到文丘里管、多孔板均能产生空化效应，我们将其不同组合加以利用，一种是文丘里管接多孔板，另一种是多孔板接文丘里管。关于此种组合的水力空化装置，迄今尚未见有文献报导。
发明内容
为了克服现有废水处理方法难以达到废水排放标准、物化法装置复杂处理成本过高等缺点，本发明提供一种结构简单、耗材少且操作方便、维护费用低的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室。本发明采用的技术方案是:文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，包括文丘里管和戽斗式多孔板装置，其特征在于:所述文丘里管与所述戽斗式多孔板装置连接，所述文丘里管是由顺序连接的收缩段、喉部直管段和扩散段组成；液体在文丘里管的收缩段中加速而使压力下降，在喉部直管段中当所述液体压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在文丘里管的扩散段压力再次升高空泡溃灭；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均为方形断面，所述喉部直管段的两侧和顶部设有便于观测的第一有机玻璃，所述喉部直管段的底部设有第一活动钢板，所述第一活动钢板上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔。进一步，所述戽斗式多孔板装置包括戽斗式多孔板和方形断面观测段，所述戽斗式多孔板伸入所述观测段内部；所述多孔板上设有孔口，液体流经所述孔口时形成高速射流，当所述高速射流压力降至所述液体相应温度的饱和蒸汽压力时形成空泡，所述空泡在所述观测段内生长和溃灭；所述观测段的两侧及顶部设有便于观测的第二有机玻璃，所述观测段的底部设有第二活动钢板，所述第二活动钢板上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔；当所述文丘里管的扩散段与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的收缩段通过圆方接头与管路连接，所述观测段上游端与文丘里管的扩散段连接，下游端通过方圆接头与管路连接；当所述文丘里管的收缩段与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的扩散段通过方圆接头与管路连接，所述观测段上游端通过圆方接头与管路连接，下游端与文丘里管的收缩段连接。进一步，所述孔口的形状是圆形、等边三角形、方形中的一种或两种以上的任意组合。
进一步，所述孔口的布置采用矩阵式和交错式分布。进一步，所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分别设置有用于观测和控制水力空化反应室压力的压力表和控制阀。进一步，所述文丘里管与戽斗式多孔板装置的先后位置可以对调。本发明专利的技术构思是:液体在文丘里管的收缩段中加速而使压力下降，当液体压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在扩散段压力再次升高空泡溃灭。水流继而往下游，再经过多孔板形成多股高速射流，当高速射流压力降至所述液体相应温度的饱和蒸汽压力时形成空泡，所述空泡在观测段内再次发生溃灭。液体在此装置中连续两次发生空化效应，伴随着空泡溃灭的瞬间形成冲击波和微射流，产生超高温超高压，在这种极端条件下产生的物化效应用于处理难生物降解废水等工业用途。本发明的工作原理是:1、一种是水流先经过文丘里管段再经过多孔板段，具体是水流先经过圆方接头，进入方形断面的文丘里管收缩段形成高速水流，在喉部直管段当水流压力降至相应温度的饱和蒸汽压时发生空化形成空泡，随流进入文丘里管的扩散段因压力升高使空泡溃灭，发生第一次空化。继而水流流入多孔板加速而压力下降再次形成空泡，并以多股高速射流形式在多孔板下游扩散过程中减速使压力升高，空泡溃灭，发生第二次空化。最后水流由水力空化反应室后段的方圆接头流出。2、另一种是水流先经过多孔板再经过文丘里管，具体为水流经过圆方接头，以方形断面进入多孔板形成多股高速射流，水流在多孔板中加速而压力下降，当水流压力降至相应温度的饱和蒸汽压时发生空化形成空泡，以多股射流形式在观测段扩散过程中减速使压力升高，空泡溃灭，发生第一次空化。继而水流流入文丘里管的收缩段形成高速水流，水流压力下降，在喉部直管段形成空泡，流入压力升高的扩散段使空泡溃灭，发生第二次空化。最后水流由方圆接头流出。本发明的显著效果体现在:用文丘里管与多孔板的不同组合使液体连续两次发生水力空化，有利于降解不同性质的难降解污染物；结构简单、耗材少、操作方便、维护费用低；采用戽斗式多孔板设计，便于可视化观测；孔口布置为矩阵式和交错式，有利于强化水力空化的效应。
图1是本发明的正视图；图2为本发明的俯视图3为本发明文丘里管的正视图；图4为本发明文丘里管的俯视图；图5为本发明戽斗式多孔板图；图6为本发明观测段的正视图；图7为本发明观测段的俯视图；图8为图6的A-A剖面结构图；图9a为本发明直径d=5.00mm、16孔的圆形孔口多孔板布置图；图9b为本发明直径d=5.0Omm,25孔的圆形孔口多孔板布置图；图9c为本发明直径d=3.0Omm,25孔的圆形孔口多孔板布置图；图9d为本发明直径d=3.0Omm,49孔的圆形孔口多孔板布置图；图1Oa为本发明边长b=4.43mm、16孔的方形孔口多孔板布置图；图1Ob为本发明边长b=4.43mm,25孔的方形孔口多孔板布置图；图1Oc为本发明边长b=2.66mm,49孔的方形孔口多孔板布置
图1Od为本发明边长b=2.66mm,25孔的方形孔口多孔板布置图；图1la为本发明边长a=4.04mm,25孔的等边三角形孔口多孔板布置图；图1lb为本发明边长a=4.04mm,49孔的等边三角形孔口多孔板布置图；图1lc为本发明边长a=6.73mm、16孔的等边三角形孔口多孔板布置图；图1ld为本发明边长a=6.73mm、25孔的等边三角形孔口多孔板布置图；图12为本发明混合式孔口多孔板布置图。
具体实施例方式参照图1至图12，文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，包括文丘里管和戽斗式多孔板装置，所述文丘里管与所述戽斗式多孔板装置连接，所述文丘里管是由顺序连接的收缩段1、喉部直管段2和扩散段3组成；液体在文丘里管的收缩段I中加速而使压力下降，在喉部直管段2中当所述液体压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在文丘里管的扩散段3压力再次升高空泡溃灭；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段2均为方形断面，所述喉部直管段2的两侧和顶部设有便于观测的第一有机玻璃7，所述喉部直管段2的底部设有第一活动钢板11，所述第一活动钢板11上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔6。进一步，所述戽斗式多孔板装置包括戽斗式多孔板4和方形断面观测段5，所述戽斗式多孔板4伸入所述观测段5内部；所述多孔板4上设有孔口，液体流经所述孔口时形成高速射流，当所述高速射流压力降至所述液体相应温度的饱和蒸汽压力时形成空泡，所述空泡在所述观测段5内生长和溃灭；所述观测段5的两侧及顶部设有便于观测的第二有机玻璃8，所述观测段的底部设有第二活动钢板12，所述第二活动钢板12上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔6 ;当所述文丘里管的扩散段3与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的收缩段I通过圆方接头9与管路连接，所述观测段5上游端与文丘里管的扩散段3连接，下游端通过方圆接头10与管路连接；当所述文丘里管的收缩段I与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的扩散段3通过方圆接头10与管路连接，所述观测段5上游端通过圆方接头9与管路连接，下游端与文丘里管的收缩段I连接。
进一步，所述孔口的形状是圆形、等边三角形、方形中的一种或两种以上的任意组
口 ο进一步，所述孔口的布置采用矩阵式和交错式分布。进一步，所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分别设置有用于观测和控制水力空化反应室压力的压力表和控制阀。进一步，所述文丘里管与戽斗式多孔板装置的先后位置可以对调。本发明专利的技术构思是:液体在文丘里管的收缩段中加速而使压力下降，当液体压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在扩散段压力再次升高空泡溃灭。水流继而往下游，再经过多孔板形成多股高速射流，当高速射流压力降至所述液体相应温度的饱和蒸汽压力时形成空泡，所述空泡在观测段内再次发生溃灭。液体在此装置中连续两次发生空化效应，伴随着空泡溃灭的瞬间形成冲击波和微射流，产生超高温超高压，在这种极端条件下产生的物化效应用于处理难生物降解废水等工业用途。本发明的工作原理是:1、一种是水流先经过文丘里管段再经过多孔板段，具体是水流先经过圆方接头，进入方形断面的文丘里管收缩段形成高速水流，在喉部直管段当水流压力降至相应温度的饱和蒸汽压时发生空化形成空泡，随流进入文丘里管的扩散段因压力升高使空泡溃灭，发生第一次空化。继而水流流入多孔板加速而压力下降再次形成空泡，并以多股高速射流形式在多孔板下游扩散过程中减速使压力升高，空泡溃灭，发生第二次空化。最后水流由水力空化反应室后段的方圆接头流出。2、另一种是水流先 经过多孔板再经过文丘里管，具体为水流经过圆方接头，以方形断面进入多孔板形成多股高速射流，水流在多孔板中加速而压力下降，当水流压力降至相应温度的饱和蒸汽压时发生空化形成空泡，以多股射流形式在观测段扩散过程中减速使压力升高，空泡溃灭，发生第一次空化。继而水流流入文丘里管的收缩段形成高速水流，水流压力下降，在喉部直管段形成空泡，流入压力升高的扩散段使空泡溃灭，发生第二次空化。最后水流由方圆接头流出。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
1.文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，包括文丘里管和戽斗式多孔板装置，其特征在于:所述文丘里管与所述戽斗式多孔板装置连接，所述文丘里管是由顺序连接的收缩段、喉部直管段和扩散段组成；液体在文丘里管的收缩段中加速而使压力下降，在喉部直管段中当所述液体压力降至液体相应温度的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在文丘里管的扩散段压力再次升高空泡溃灭；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均为方形断面，所述喉部直管段的两侧和顶部设有便于观测的第一有机玻璃，所述喉部直管段的底部设有第一活动钢板，所述第一活动钢板上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔。
2.如权利要求1所述的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，其特征在于:所述戽斗式多孔板装置包括戽斗式多孔板和方形断面观测段，所述戽斗式多孔板伸入所述观测段内部；所述多孔板上设有孔口，液体流经所述孔口时形成高速射流，当所述高速射流压力降至所述液体相应温度的饱和蒸汽压力时形成空泡，所述空泡在所述观测段内生长和溃灭；所述观测段的两侧及顶部设有便于观测的第二有机玻璃，所述观测段的底部设有第二活动钢板，所述第二活动钢板上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔；当所述文丘里管的扩散段与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的收缩段通过圆方接头与管路连接，所述观测段上游端与文丘里管的扩散段连接，下游端通过方圆接头与管路连接；当所述文丘里管的收缩段与所述戽斗式多孔板装置连接时，所述文丘里管的扩散段通过方圆接头与管路连接，所述观测段上游端通过圆方接头与管路连接，下游端与文丘里管的收缩段连接。
3.如权利要求2所述的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，其特征在于:所述孔口的形状是圆形、等边三角形、方形中的一种或两种以上的任意组合。
4.如权利要求3所述的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，其特征在于:所述孔口的布置采用矩阵式和交错式分布。
5.如权利要求4所述的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，其特征在于:所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分别设置有用于观测和控制水力空化反应室压力的压力表和控制阀。
6.如权利要求5所述的文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，其特征在于:所述文丘里管与戽斗式多孔板装置的先后位置可以对调。
全文摘要
本发明公开了一种文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，包括文丘里管和戽斗式多孔板装置，所述文丘里管与所述戽斗式多孔板装置连接，所述文丘里管是由顺序连接的收缩段、喉部直管段和扩散段组成；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均为方形断面，所述喉部直管段的两侧和顶部设有便于观测的第一有机玻璃，所述喉部直管段的底部设有第一活动钢板，所述第一活动钢板上设有多个便于实时采集各测点压力的测压孔。本发明戽斗式多孔板伸入观测段内，便于实验人员对空化产生过程的观察和图像的采集；多孔板孔口的布置采用矩阵式和交错式分布以强化水力空化效应；文丘里管与多孔板的先后位置可以任意对调，以降解不同性质的难降解污染物。
文档编号C02F1/72GK103193310SQ20131008020
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者董志勇, 夏国文, 张珍, 肖倩, 胡静静 申请人:浙江工业大学