[发明专利]高速率水体充氧装置

说明书

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，具体为一种高速率水体充氧装置。

背景技术

高速充氧一直是困扰许多水产养殖户的问题，如鲷鱼等需要高溶氧环境的鱼类在养殖过程中很难找到较好的充氧办法，需要大量的充氧设备同时运行，而噪音极大影响了鱼的生长。此外，鸭嘴鱼等鱼类在运输过程中需要极大的溶解氧来满足生存需要，传统的气泵和气袋运输多因缺氧造成大量鱼体死亡，也限制了运输距离。

传统气泡直径在0.5mm-2mm，在水中急速上升，在到达水面后立即破灭消失，而对于直径在50μm以下的微米级气泡在水中的上升速度慢，比表面积大，因此气液传质的速度远高于传统大尺寸气泡。近年来，微米气泡不仅广泛应用于气浮、增氧曝气、饮料脱氧等工业领域，也被越来越多的应用于医疗、美容、洗浴等民用领域。

由于微米气泡的各种优势，越来越多的人开始研究微米气泡产生的机理以及微米气泡生成设备。现有的微米气泡发生装置主要有超声波振荡式、机械剪切式和水力剪切式等。其中，由于超声振荡式和机械剪切式需要额外超声波发生装置或复杂的机械构成，因此应用较少，当前微米气泡发生装置大多采用水力剪切式，通过特殊的设计，实现独特的流场，通过流场内的水力剪切作用将流体中的大尺寸气泡破碎为微米气泡。如专利CN 101565230 B，描述了微米气泡发生装置及其旋流器，通过旋转流的水力剪切作用将低压区释放出来的气泡破碎成微米气泡，与其相近的设备还有专利JP 特开2003-126665。

现有的水力剪切式微米气泡发生装置，均依靠旋转流场或文丘里结构形成的低压区的负压引入气体（或直接通入压缩空气），再通过高压区将溶气以气泡的形式释放到流体中，最后经旋转流场的水力剪切作用对大尺寸气泡进行破碎。上述设备可以产生一定数量的微米级气泡，但单位体积内的气泡数量较小，一般在10⁵个/L以下，难以满足单位需氧量较高的环境下的供养需求。

发明内容

为了解决单位体积内的气泡数量较小的问题，本发明提供一种高速率水体充氧装置，其利用高速湍流流经局部低表面张力表面所形成的大量空化核生成超高密度的细小气泡，该过程所产生气泡直径极小，约为5-50μm。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高速率水体充氧装置，其包括增压设备，进出水管路和阀门，气体管路和阀门，以及安装在出水管路上的气泡破碎装置；

其中，该气泡破碎装置为安装在出水管路上的两个沿水流方向不连续的阻流件；其中，靠近来水方向阻流件沿水流方向上有至少一个通孔，该通孔截面为圆形，其面积沿水流方向先保持不变，再逐渐变小，再保持不变；远离来水方向阻流件沿水流方向上也设有若干个组圆形通孔，每组通孔个数大于等于3个，在垂直于水流方向平面内的投影，彼此圆心距离相同，且每组圆形投影距离靠近来水方向阻流件一个对应通孔在垂直于水流方向平面内圆形投影的圆心距离相同；

其中，设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为d1，通孔数量为n1，远离来水方向阻流件的圆柱形通孔内径为d2，每组通孔数量为n2，出水管路内径为D，两个组件相对面的距离为h，则参数应满足d1n1^1/2=0.2D-0.5D, d2n2^1/2=0.2d1-0.5d1，h在0.5n1d1²/D到2n1d1²/D之间；

其中，两个阻流件相对通孔开口处的通孔母线由直线变为圆弧线；设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为d1，该圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离0.5d1处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在15°-75°。设远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔内径为0.5d2，该圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离d2处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在30°-75°；靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于1/2h，远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于1/4h；

其中，气体管路连接于进水管路上，通过负压自吸或压缩机供气等方式将气体混合入进水管路；

其中，所述增压设备为旋涡泵、喷射泵、计量泵、蠕动泵或柱塞泵等可以增加液体压力的水泵。

本发明采用上述技术方案的有益效果是：本装置结构简单，布局紧凑，非常适合集约化水产养殖以及高需氧水产品运输等过程。

附图说明

图1为本发明的组件连接示意图；