[发明专利]一种文丘里型微气泡发生器及气液发生器

说明书

本发明公开了一种文丘里型微气泡发生器及气液发生器，属于微气泡发生器领域。针对现有技术存在的制造难度大、气泡尺寸离散、能耗高等缺点，本发明的文丘里型微气泡发生器由旋流装置、进气孔和文丘里管组成，文丘里管从下至上依次至少包括渐缩段、喉管段和渐扩段。本发明具有结构紧凑、能耗低、微气泡发生效果好、维护方便等优点。在气液反应器中使用这种微气泡发生器后，气液传质效率得到大幅提升。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种文丘里型微气泡发生器及包含该微气泡发生器的气液反应器。

背景技术

微气泡具有比表面积大、气含率高、上升速度慢和溶解速度快等特点，是强化传质的重要手段，被广泛应用于石油化工领域的气液两相之间质量传递过程、废水处理、酿酒和好氧生物养殖等领域。目前微气泡的发生主要靠微气泡发生器来实现，发生方式主要分为剪切接触式，如文丘里型微气泡发生器；溶气释放式，如压力溶解型微气泡发生器；微孔散气式，如微孔塑料、橡胶和陶瓷管等；超声成泡式和电解析出式五大类。

典型的压力溶解式微气泡发生器装置是使气液混合物在加压罐中加至一定压力后，气体以饱和浓度溶解于液相中，通过使用减压阀突然降低压力，此时饱和溶解在液相中的气体析出，从而产生微气泡。微气泡的分布和尺寸由加压罐中压力决定。这类装置目前主要用于回收悬浮在废水中的细小颗粒，对其研究集中在加压罐效率提高、简化操作、降低成本等方面。

超声波产生微气泡主要是利用了超声空化现象，高频率的声波以纵波的形式在液体中传播，当声强超过液体静压值，将会破坏液体介质的完整性，导致液体中出现空穴。因为净的液体介质基本不存在，溶液中总是存在某些溶解液体，所以当空穴形成时，一般处于真空状态，溶解在水中的气体会迅速进入空穴形成微气泡。但在超声波的影响下，微气泡会发生团聚现象。

微孔成泡技术是利用某些介质(如冶金粉末、陶瓷或塑料)作材料，再掺以适当的黏合剂，在高温下烧结而成的微多孔结构，当压缩气体经过微孔介质时，被微孔切割成微纳米气泡。这种方式相对简单，微孔介质孔径越小，分布越窄，形成气泡粒径越小越集中。但是产生粒径越小的气泡，要求介质的孔径越小，对于装置的制造加工要求相对较高，而且极易造成堵塞。

综上所述，现有微气泡法案生装置存在制造难度大、气泡尺寸离散、能耗高等缺点。因此，有必要对微气泡发生装置进行简化设计，降低制造难度和难度，提高微气泡发生效果，使其更具备工业实用性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种结构紧凑、操作简单、维护成本低的文丘里型微气泡发生器。所述文丘里型微气泡发生器至少由文丘里管、进气孔和旋流装置组成，其中，文丘里管至少包括渐缩段、喉管段和渐扩段，至少一个所述旋流装置位于渐扩段；一种优选的方案是渐缩段和渐扩段各有至少一个旋流装置，进气孔位于喉管段。所述旋流装置包括但不限于螺旋型内构件、切向管、旋流板等。

从文丘里管渐缩段底部进入的液体经过喉管段的喉管后，液速增加，湍动能增大，从进气孔将气体抽吸进入文丘里管，在高速液体射流的剪切作用下发生一次破碎；随后，位于文丘里管渐扩段的旋流装置再次增强液体剪切力，高速强湍动的液体使得气泡发生二次破碎，产生大量微气泡，被破碎的气泡由于旋流装置的作用，呈螺旋状进入反应器，增强了气泡在反应器中的分散效果，强化气液混合。

所述螺旋内构件与文丘里管内壁面相切，由中心轴和至少两列沿轴向分布的多个梯形体组成，每个梯形体的宽和高相等，每行梯形体长度相等，梯形体可绕中心轴旋转，旋转角度为0～180°。一种优选的方案是梯形体呈3～5列排布，每列个数为8～12个，每行宽2～4mm，高1～3mm，螺旋内构件的旋转角度为90～180°。