[发明专利]一种基于圆柱扰流剪切效应的微小气泡发生装置

说明书

本发明公开了一种基于圆柱扰流剪切效应的微小气泡发生装置，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；气泡发生装置包括前扩散段、整流段、收缩段、气泡发生段和后收缩段依次连接，气泡发生段对称设置若干组细管，细管的一端置于气泡发生段内部，另一端延伸至气泡发生段的外部，置于气泡发生段内部的每组细管的管口相对设置，且在气泡发生段内部的细管端部设有气泡破碎器，本发明利用圆柱细管尾流下游背面尾流区具有高强度的湍流脉动和旋涡剪切效应，气泡与水流接触后迅速破碎成为一系列雾化状态碎泡，高效、大量且安全的产生微米级甚至纳米级微小气泡。

技术领域

本发明属于气泡发生技术领域，尤其涉及一种基于圆柱扰流剪切效应的微小气泡发生装置。

背景技术

近年来，我国各地区出现了水环境严重污染，水中溶氧量过低导致大批鱼类及水生动物死亡等现象发生。国家和各地政府高度重视水问题，各地政府将“五水同治”相应的提高到国家战略级别，水资源的保护和再生利用对促进人类健康与环境保护具有重要意义。

微气泡的特点是气泡尺寸小、比表面积大、吸附率高、在水中滞留时间长，具有常规尺寸气泡所不具备的物理和化学特性。由于这种气泡能充分溶解于液相中，可有效的促进气液间的相互作用与质量传递过程，其应用备受关注，在水利、化工、能源及环境等领域具有很好的应用前景。

在自然界与各类工程应用中，大量、高效的产生微小气泡是解决问题的关键。高强度湍流扰动与剪切作用可以使大气泡充分破碎形成众多微小气泡，与传统的搅拌釜作用使大气泡破碎相比，利用圆柱扰流剪切效应产生微小气泡装置简单，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。在微气泡破碎的瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积储的化学能瞬间释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，可实现对水质的净化作用。同时，大量的微气泡溶解在水中可显著提高河流、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。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种基于圆柱扰流剪切效应的微小气泡发生装置，目的在于能高效、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：

一种基于圆柱扰流剪切效应的微小气泡发生装置，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、收缩段、气泡发生段和后收缩段依次连接，所述气泡发生段对称设置若干组细管，细管的一端置于气泡发生段内部，另一端延伸至气泡发生段的外部，置于气泡发生段内部的每组细管的管口相对设置，且在气泡发生段内部的细管端部设有气泡破碎器，在位于气泡发生段外部的细管上设有阀门；所述整流段内设有整流器；

进一步，所述细管采用圆柱形铜管；

进一步，所述气泡破碎器为横向与纵向的横板阵列分布，形成在水平方向形成并列的通道，每个通道的横截面积大小相同；所述气泡破碎器的长度为细管插入气泡发生段内长度的1/2；

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：