[发明专利]水力空化发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力空化发生装置，尤其涉及一种能够以旋转限流方式产生水力空化效应，并用于物理和化学过程强化作用的水力空化发生装置。

背景技术

空化是一种在液体流场低压区形成蒸气空泡的过程，在某些方面，空化同沸腾相似，二者的区别在于，沸腾主要是温度升高的结果，而空化的主要原因是压力的降低。当液体内压强降低到饱和蒸气压（严格意义上不一定完全一致）以下时，空化过程所形成的气泡开始出现并生长，随着时间的延长，空泡膨胀、生长、压缩和溃灭。但这一过程是爆炸性的，不到千分六秒，空泡在急剧崩溃的瞬间可释放巨大的能量，瞬间产生局部高温（1900-5000K）和高压（达140MPa-170Mpa），并产生速度约为110m/s、强大冲击力的微射流，因此引起空蚀、空噪、振动和发光等一系列现象，通常将空化所产生的这些作用称之为空化效应。例如水力机械设备运行特性的改变、性能下降、空蚀破坏、振动和噪声等都属于空化效应产生的负面影响。但任何事物都具有两面性，空化同样也可以加以利用，利用该效应可以实现对化学、物理等过程的强化，达到增效、节能、降耗等效果。

根据产生的形式，通常分为四种类型：声空化、光空化、粒子空化和水力空化。其中，声空化是指向液体中辐射声波（一般频率在16 kHz-100 MHz超声波）时，在时空上产生压力起伏，出现低于静态压力的负压，此时该区域出现微小气泡，并随着声压的变化做脉动、振荡，或伴随有生长、收缩以致破灭的现象。光空化是指高强度的光辐射（如激光）割裂连续流体所产生空化泡的现象。粒子空化是由其他类型的基本粒子割裂连续流体所产生，只是这里的基本粒子一般是质子、电子等。水力空化则是通过系统几何结构促使流体中流速的变化创造液体中压力变化，从而形成负压，产生空化泡。

由于空化产生的效率和工程应用的难易程度，四种模式中，声空化和水力空化是学术界和工业界关注的热点。目前，声空化通常采用超声波发生器加以控制，换能器将高频振动所产生的声能传递给液体介质，当声能达到一定阈值时，液体中开始出现空化泡，几乎与此同时产生空化效应，但是空化效率并不是随声能增大而增加，所以，仅仅在实验室和有限空间的小容器下，效果较好，但将其应用至中试或工业化时，就会出现空化场不均匀，空化效率不高，通量较小，放大难度较大等问题。

水力空化是流体经过限流区域（如流体流经文丘里管）时产生压降，当压力降至空化初生压以下时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体气化而产生大量空化泡，空化泡在随流体进一步流动的过程中，遇到周围的压力变化时，发生溃灭。相对于超声空化而言水力空化，设备简单、成本低廉，能产生大规模的空化场（如孔板、文丘里管、液哨等），但是水力空化的空化强度较小，效率较低，往往不足以进行某些物理化学反应的触发或强化作用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种高效率、大通量，并适用于工业化生产的水力空化发生装置。

一种水力空化发生装置，其包括：一支撑单元、一驱动单元以及一空化发生单元。所述驱动单元设置于所述支撑单元，所述空化发生单元设置在所述支撑单元且由所述驱动单元驱动。所述空化发生单元包括收容器以及转子，该收容器具有一空腔，所述转子为限流器件且设置于所述空腔，并在所述驱动单元的驱动下可以旋转。

与现有技术相比较，本发明提供的水力空化发生装置采用限流器件的旋转限流和剪切多种方式诱发空化，可产生大量的空泡云，对空泡的输运性强，且能耗低，空化效率高，液体流通量大，可大规模推广使用。另外，所述水力空化发生装置结构简单，成本低廉，无高压泵或增压器，工作可靠，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的水力空化发生装置局部的剖视结构示意图。

图2是本发明实施方式提供的水力空化发生装置中转子的截面图。

主要元件符号说明