空化发生装置和方法

本发明涉及空化，特别涉及空化发生装置和方法。

背景技术：

1、对于任何液体，在恒温下降压，压力下降到某一临界压力（汽化压力）时就会汽化，溶解在液体中的气体析出，形成汽泡（空泡、空穴）；空泡运动到压力较高的地方后，泡内的蒸汽重新凝结，气泡溃灭。气泡经历了生成、发展、溃灭的过程，同时通常还伴有一系列物理变化。这种由于压力的变化而导致的液流内气泡的生成、发展、溃灭过程，以及由此而产生的一系列物理变化，称为空化。

2、在空化场中，在液体内部形成无数的空泡，空泡溃灭时，在空泡内部及空泡周围的极小空间内释放出巨大的能量，产生瞬时高温、高压（5000k、1800atm），并产生速度100m/s以上、有强大冲击力的微射流，碰撞密度高达1.5kg/cm2。因此，空泡溃灭时将伴随着极其复杂的物理、化学效应，如机械效应、热效应、光效应和活化效应等。

3、机械效应主要表现在非均相反应界面的复杂激烈运动增强；机械效应过程包括吸附、结晶、物料微细化、过滤以及超声清洗等。化学效应主要表现在空化过程中产生的高温高压使有机物降解，使分子微粒有效碰撞增加化学键断裂和产生自由基等；化学效应的过程主要包括电化学、非均相化学反应有机物质的降解、加速化学反应以及产生自由基等。

4、按照空化的产生方式，分化分为以下两种：

5、1.超声空化，是指在声场的作用下，液体内部压力周期性变化，在液体内部微小气核瞬间膨胀并瞬间溃灭的持续不断的激烈而复杂运动。“超声空化”是一种复杂的流体动力学现象，是液体所特有的。通常采用电动式换能器，如反应器罐外壁附贴式换能器等，产生超声空化，但产生的声化学等功能，局限于接近超声换能器端面的很小空间内，并且空化场不均匀，空化效应不明显，放大难度较大。

6、2.水力空化，是指流体与固体作相对高速剪切运动时（如流体流经孔板），在流体内部产生局部低压，当压力降至空化初生压力时，就会产生大量不断产生又不断溃灭的空泡。相对于超声空化而言水力空化，设备简单、成本低廉，能产生大规模的空化场（如孔板、各种哨等），但是水力空化的空化强度不及超声空化，往往不足以进行某些声化学反应。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种空化发生装置。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、空化发生装置，所述空化发生装置包括管道；所述空化发生装置还包括：

4、第一承载件和第一驱动单元，第一承载件和第一驱动单元，所述第一承载件设置在所述管道内，第一承载件的外缘和所述管道内壁间具有缝隙，第一组环形延伸部设置在所述第一承载件的一侧并沿其轴向延伸；所述第一驱动单元用于驱动所述第一承载件绕其轴向转动；

5、第二承载件，所述第二承载件设置在所述管道内，第二组环形延伸部设置在所述第二承载件的临着所述第一组环形延伸部的一侧，并沿着所述第二承载件的轴向延伸，第二组环形延伸部的各延伸部分别伸入第一组环形延伸部中相邻延伸部之间，贯穿所述第二承载件的通孔的开口设置在第二组环形延伸部之间；所述管道内，上游的液体依次流过所述缝隙、第一组环形延伸部和第二组环形延伸部之间的空间和通孔，进入下游。

6、本发明的目的还在于提供了基于空化技术的分离方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

7、根据本发明空化发生装置的空化发生方法，所述空化发生方法为：

8、在所述管道内，所述第一承载件正向旋转，上游的液体通过第一承载件和管道内壁间缝隙，进入第一组环形延伸部和第二组环形延伸部之间，液体内发生空化；

9、液体穿过所述的第二承载件上的通孔，流往下游。

10、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

11、1.空化效果好；

12、基于第一组环形延伸部和第二组环形延伸部交错分布，使得通过第一承载件和管道内壁间缝隙的液体进入交错分布区，延长了流动路径长度，液体经过多次空化，空化充分，从而提高了空化效果；

13、超声波发生单元处于管道外侧，促进了管道内液体的超声空化，特别是流过所述缝隙的液体的超声空化，进一步地提高了空化效果；

14、第一承载件和第二承载件在管道轴向移动，这种间距变化的设计使得液体反复地通过所述交错分布区，也即使液体多次通过超声空化区，空化更彻底；

15、2.结构简单；

16、承载件、环形延伸部、驱动单元和管道等是常规部件，整体空化装置结构简单；

17、利用第二承载件外缘的外螺纹和管道内壁的内螺纹间的匹配，使得当第二承载件在管道内旋转时实现了轴向移动，降低了装置的结构复杂度。

技术特征：

1.空化发生装置，所述空化发生装置包括管道；其特征在于，所述空化发生装置还包括：

2.根据权利要求1所述的空化发生装置，其特征在于，第一组环形延伸部中相邻延伸部之间的第一承载件具有贯穿的通孔。

3.根据权利要求1所述的空化发生装置，其特征在于，所述空化发生装置还包括：

4.根据权利要求1所述的空化发生装置，其特征在于，所述空化发生装置还包括：

5.根据权利要求4所述的空化发生装置，其特征在于，所述第二承载件的外缘具有外螺纹，所述管道内壁具有与所述螺纹匹配的内螺纹，使得所述第二承载件在所述管道内同时轴向移动和转动。

6.根据权利要求1所述的空化发生装置，其特征在于，所述第二承载件和管道内壁间密封。

7.根据权利要求1所述的空化发生装置，其特征在于，所述空化发生装置还包括：

8.根据权利要求1-7中任一项所述的空化发生装置的空化发生方法，所述空化发生方法为：

9.根据权利要求8所述的空化发生方法，其特征在于，所述第二承载件反向旋转。

10.根据权利要求8所述的空化发生方法，其特征在于，所述第一承载件和第二承载件在轴向上移动，使得所述第一承载件和第二承载件的间距变化。

技术总结
本发明提供了空化发生装置和方法，所述空化发生装置包括管道；第一承载件设置在所述管道内，第一承载件的外缘和管道内壁间具有缝隙，第一组环形延伸部设置在第一承载件的一侧并沿其轴向延伸；第一驱动单元用于驱动所述第一承载件绕其轴向转动；第二承载件设置在管道内，第二组环形延伸部设置在第二承载件的临着第一组环形延伸部的一侧，并沿着所述第二承载件的轴向延伸，第二组环形延伸部的各延伸部分别伸入第一组环形延伸部中相邻延伸部之间，贯穿所述第二承载件的通孔的开口设置在第二组环形延伸部之间；所述管道内，上游的液体依次流过所述缝隙、第一组环形延伸部和第二组环形延伸部之间的空间和通孔，进入下游。本发明具有空化效果好等优点。

技术研发人员：洪欢欢,闻路红,胡舜迪
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15