[发明专利]一种基于超声空化的活化水消毒装置

权利要求书

1.一种基于超声空化的活化水消毒装置，其特征在于：该消毒装置包括装置主体、水位传感器一（1）、水位传感器二（2）、水位传感器三（3）、注水通气孔（4）、压电陶瓷片（5）、大功率超声换能器（6）、电源线缆（7）、拉瓦尔喷管（8）和阀门（9）；

所述装置主体为空心腔体结构；

所述装置主体的顶部设有注水通气孔（4）和拉瓦尔喷管（8）；

所述拉瓦尔喷管（8）上设有阀门（9）；

所述装置主体的侧边垂直方向由上至下设有水位传感器一（1）、水位传感器二（2）、水位传感器三（3）；

所述装置主体的腔体内部设有大功率超声换能器（6）；

所述大功率超声换能器（6）通过压电陶瓷片（5）与电源线缆（7）连接；

预先开启大功率超声换能器（6），让装置主体内的水活化，然后打开阀门（9），在拉瓦尔喷管（8）中通入高压高速气流，拉瓦尔喷管（8）内的压力变低，会将装置主体内中已活化的水拉入拉瓦尔喷管（8）内，最后在高压气流的作用下，在拉瓦尔喷管（8）的出口处雾化后喷射出去。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声空化的活化水消毒装置，其特征在于：所述大功率超声换能器（6）的超声频率范围为19.5kHz～1MHz，工作电压为12V～1000V。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声空化的活化水消毒装置，其特征在于：所述水位传感器一（1）、水位传感器二（2）和水位传感器三（3）由上至下的位置分别设置在装置主体垂直方向的九分之一处、九分之三处和九分之八处。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声空化的活化水消毒装置，其特征在于：所述拉瓦尔喷管（8）与注水通气孔（4）分别在装置主体顶部的两端。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声空化的活化水消毒装置，其特征在于：所述拉瓦尔喷管为实现亚声速流向超声速流的连续变化，对喷管出口截面下游的环境压强做出限制；

设出口截面外的环境压强Pa保持不变，喷管进口截面的滞止压强P₀可变；当P₀变化时，喷管出口截面上的气体压强Pe随之变化；根据Pa和Pe的相对大小，气体在喷管中的流动状态分为以下三种情况：

（1）最佳膨胀状态Pa=Pe

气体在喷管中得到完全膨胀，是喷管的最佳膨胀状态，满足：

①喷管喉部达到临界状态，出口流动为超声速，即Me1；

②流体流出喷管后，既不膨胀，也不压缩，而是一平行射流；

③管内流动为超声速，当外界环境发生微小扰动时，扰动的传播速度小于流动速度，扰动不能传进喷管内部，即喷管中的流动觉察不到外界反压的变化；

（2）欠膨胀状态PePa

如果在最佳膨胀状态下提高喷管进口总压P₀，则出口Pe同时增大，有Pa；气体没有得到完全膨胀，其能量未充分发挥，即气体热能没有最大限度地转变成定向流动动能；这种流动称为欠膨胀状态或膨胀不足状态，满足：

①喷管喉部达到临界状态，出口为超声速Me1；

②气体在喷管外继续膨胀，直到压强等于Pa时为止，喷管出口处有系列膨胀波；

③喷管外的压强扰动不能逆向传入喷管；

（3）过膨胀状态PePa

如果在最佳膨胀状态下减小喷管进口总压P₀，则喷管出口的气体压强也将减小，即Pe；气体在喷管膨胀。