[发明专利]一种在线调节空化效果的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线调节空化效果的装置，属于流体反应装置技术领域。

背景技术

空化现象为流体流过一个限流区域(如孔板，文丘里管等) 时压力下降，当压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体开始汽化而产生大量空化汽泡，空化汽泡在随流体进一步流动的过程中，流道扩大，液体压力上升，空化汽泡在周围的压力作用下，体积急剧缩小直至溃灭，在其溃灭瞬间汽泡中心会产生高温和高压，并伴有强烈的冲击波和微射流， 强烈的冲击波和微射流会在界面之间形成强烈的机械搅拌效应，强化两相混合。 由于空化所形成的空化汽泡与液体一起做整体运动，可在较大范围内形成一个比较均匀的空化强化场，这是其工业化应用的优势所在。

目前空化技术作为反应过程强化手段的研究主要在废水处理、食品、医药领域；一般用空化区域的空化值来判定流体是否发生了空化反应，公式如下，δc =2（P-P_V）/ (ρV²)，其中：δc为空化值， P为液体局部静压，Pv是液体的蒸汽压，ρ为液体的密度 ，V为液体的速率。 通常认为δc＜1有空化发生可能，空化值δc越小空化反应越剧烈。空化现象的产生势必带来了空化前后流体压力的巨大损失，装置动力消耗增加。食品行业植物油的加酸反应每产生一级空化压力损失达到20~30bar。

目前国内外空化发生装置核心元件多为静态孔板，不能在线调节空化发生参数，这样对处理流体的流量、初始静压及流体物性状态等条件要求很高，稍有变化需要离线对孔板结构及级数加以调整；另外针对不同原料的空化程度的需求，无法在线调整发生空化的级数，造成不必要动力消耗。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种在线调节空化效果的装置，可以独立调节空化级数和各空化反应器的空化发生参数。

为解决以上技术问题，本发明的一种在线调节空化效果的装置，反应前流体管依次通过输送泵和流量计与预混器的入口相连，所述预混器与所述流量计之间连接有化学剂添加管，所述化学剂添加管与定量添加装置的出口相连，所述预混器的出口连接有多个相互串联的空化反应器，所述空化反应器包括阀体和阀盖，所述阀体的流体通道上设有阀芯，所述阀芯包括共轴线的旋转阀芯板和固定阀芯板，所述固定阀芯板的左端面中心设有向左伸出的中心轴，所述旋转阀芯板可转动地安装在所述中心轴上，且所述固定阀芯板的左端面与所述旋转阀芯板的右端面相贴合，所述固定阀芯板的直径小于所述旋转阀芯板的直径；所述旋转阀芯板的内圆周上设有旋转阀芯扇形孔，所述旋转阀芯板的外圆周上设有多组旋转阀芯空化小孔，所述旋转阀芯扇形孔与所述旋转阀芯空化小孔位于不同的相位上；所述固定阀芯板的圆周上设有可以与所述旋转阀芯扇形孔相重合的固定阀芯扇形孔，所述固定阀芯板的圆周外侧连接有向外伸出且可以遮挡一组旋转阀芯空化小孔的截流支耳，所述截流支耳与所述固定阀芯扇形孔的中心线相重合。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：反应前流体被输送泵经流量计向预混器的入口输送，酸碱或其他化学剂通过定量添加装置和化学剂添加管向反应前流体中添加，然后共同进入预混器预混，预混后的流体依次进入各级空化反应器进行空化反应，经过多级空化反应实现强化反应，缩短反应时间，减少化学剂用量。在每级空化反应器中，固定阀芯板保持不动，旋转阀芯板可以绕着中心轴转动，各组旋转阀芯空化小孔均位于固定阀芯板遮盖区域的外周。

当旋转阀芯扇形孔与固定阀芯扇形孔完全错开且各组旋转阀芯空化小孔全部暴露时，旋转阀芯空化小孔的开孔率最大，所有流体全部经过旋转阀芯空化小孔发生空化反应。

当旋转阀芯扇形孔继续旋转180°时，旋转阀芯空化小孔的开孔率仍为最大，但相位相差了180°，相邻两空化反应器的空化相位相互错开180°，流体的混和增加均匀。

当旋转阀芯扇形孔与固定阀芯扇形孔完全错开且最外侧的一组旋转阀芯空化小孔被截流支耳遮挡时，旋转阀芯空化小孔的开孔率变小，流体经过空化小孔的速度增加，空化强度增加，阀芯前后的压降变大。

当旋转阀芯扇形孔与固定阀芯扇形孔完全错开且中间的一组旋转阀芯空化小孔被截流支耳遮挡时，旋转阀芯空化小孔的开孔率与最外侧一组旋转阀芯空化小孔被遮挡时相同，流体经过空化小孔的速度增加，空化强度增加，阀芯前后的压降变大；同时空化小孔的间隔发生变化，流体经空化小孔后产生空化的空间分布区域发生变化。