[发明专利]一种基于球体剪切效应的微气泡发生装置

说明书

本发明公开了一种基于球体剪切效应的微气泡发生装置，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，气泡发生段内固定设有实心球；实心球与气泡发生段的管壁之间形成一圈等距的间隙，实心球竖直方向设有“T”型的细管贯穿实心球与管壁，细管的一端为进气管道，另外一端为进水管道；过实心球的球心水平朝向进水端为气液混合管道；且在一端末端设有气泡破碎器；本发明充分利用液体经过实心球与管壁较近区域时形成的高水流速度剪切与实心球尾流时产生的高强度尾流扰动，气泡产生效率高、数量大、无污染、节约能耗。

技术领域

本发明属于气泡发生技术领域，尤其涉及一种基于球体剪切效应的微气泡发生装置。

背景技术

水资源短缺与严重污染是我国当前急需解决的重要问题之一，水质的污染不仅影响人类的身体健康，还会使水中溶氧量过低而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，积极采用各种方法和技术对水资源进行保护，提高其再生利用性。

由于微气泡尺寸小、比表面积大且表面带负电荷，气泡周围存在比力强的静电场，能阻止气泡发生交融，抵挡浮力效果，可在水中滞留较长时间，其物理和化学特性与常规尺寸气泡不同，与液相充分溶解后可有效的促进气液间的相互作用与质量传递过程，在净水、鱼类养殖及工程应用中发挥重要作用。在被污染的水域中通入大量的微气泡不仅能去除浮游性藻类，改善修复各种水域环境，同时还能携带沉降的难以降解微小污染物质上浮，保证鱼类及水生动物的良好生存环境，具有很好的应用前景。

大量、高效的产生微气泡是自然界与各类工程应用中解决问题的关键。在高强度湍流扰动与高速水流剪切环境中，大气泡由于表面张力小，难以维持其基本形状而破碎形成众多微小气泡。与传统的搅拌釜作用形成高强度涡流使大气泡破碎相比，利用球形扰流与壁面剪切形成高速水流和低压环境产生微气泡装置简单，能量利用率高，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。微气泡在液相环境中破碎的瞬间，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，其发生的超强氧化效果可降解水中正常条件下难以消除的污染物，从而实现对水质的净化作用。同时，大量微气泡的溶解可显著提高河流、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，并且可降低由于溶氧量过低而导致鱼类及水中动物死亡的现象发生。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种基于球体剪切效应的微气泡发生装置，目的在于能大量、高效的产生微小气泡，提高微气泡的污水净化效果和鱼类养殖质量。

一种基于球体剪切效应的微气泡发生装置，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，所述气泡发生段内固定设有实心球；所述实心球与气泡发生段的管壁之间形成一圈等距的间隙；所述实心球竖直方向设有一根细管一，细管一贯穿实心球与管壁，所述细管一的一端为进气管道，另外一端为进水管道；过实心球的球心水平朝向进水端设有另外一根细管二，所述细管二的一端与细管一连通，细管二内部为气液混合管道；所述细管二的另一端末端设有气泡破碎器；所述整流段内设有整流器。

进一步，所述气泡破碎器为横向与纵向的横板阵列分布，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；

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，所述实心球与气泡发生段的管壁之间的间隙应保持在0.0675D，其中D为管壁内径；

进一步，所述细管一、细管二选用直径相同的铜管；