[发明专利]设计用于过程强化的水力空化反应器的方法

权利要求书

1.水力空化反应器，其用于在水性介质和非水性介质中实现空化状态而用于物理和化学过程的强化，其中空化数选自下列范围：

·对于“Ven_ori”和“Orifice”的稳定空化，0.5至1.0，

·对于“Venturi”、“NC_ven”、“Ven_step4”、“Stepped2”、“Ori_Ven”、“Stepped4”的瞬时空化，0.22至0.5，

·对于“Ven_ori”和“Orifice”的同时稳定和瞬时空化，0.22至0.5，

·以及“Ven_ori”、“Orifice”、“Venturi”、“NC_ven”、“Ven_step4”、“Stepped2”、“Ori_Ven”和“Stepped4”的组合；

其中，

“Venturi”的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得孔的周长与孔的流面积的比值(α)最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部，

·流调节器，其是在名为空泡发生器的最小横截面上游的具有52-56°的总体平均角的平滑会聚段和在空泡发生器下游的具有20-25°的总体平均角的平滑发散段；

“Ven_step4”的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部；

·在所述空泡发生器下游的湍流调节器，其具有沿着与液流平行的长轴排列并且结合在一起以形成管道的长度(宽度)等于空泡发生器的最大尺寸的多个段；

·流调节器，其是在空泡发生器上游具有52-56°的总体平均角的平滑会聚段；

“Stepped2”的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部；

·在所述空泡发生器的下游和上游的湍流调节器，其具有沿着与流面积增加的液流平行的长轴排列并且结合在一起形成也具有上游52-56°和下游20-25°的总体平均角的流面积增加的管道的、长度(宽度)等于空泡发生器的最大尺寸的一半的段；

“Ori_Ven”的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部，

·流调节器，其是在空泡发生器下游具有20-25°的总体平均角的平滑发散段；

″Stepped4′的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部，

·在所述空泡发生器下游和上游的湍流调节器，其作为长度(宽度)等于所述空泡发生器的最大尺寸的多个段的组件；

′Ven_Ori′的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的任何形状的空化室中最小横截面的部分，

·流调节器，其是在空泡发生器上游的具有52-56°的角度的平滑会聚段；

“Orifice”的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的圆形或非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部；

′NC_Ven′的几何结构包括：

·空泡发生器，其是使得α的值最大化的非圆形的空化室中最小横截面的一部分或全部，

·流调节器，其是在空泡发生器上游的具有52-56°的总体平均角的平滑会聚段和在空泡发生器下游的具有20-25°的总体平均角的

平滑发散段；在所述空泡发生器下游保持相同或不同的仍非圆形的形状。

2.如权利要求1所述的空化反应器，用于在异质系统中进行微生物细胞的破坏，在稳定和瞬时空化下操作，其中对于6.73×10^-4m³/s的流率，空化数选自0.22至0.5，优选0.28，其中孔口中孔面积是2.55×10^-5m²，相当于直径5.70mm的单孔，其中选择最小的孔径以最大化α的值，但当孔径是1mm时达到极值，从而得到33个孔以实现所要求的总流面积，和39％的活性空化，其中稳定空化的程度是46％，从而发生86％的细胞破坏。