[发明专利]一种气液垂直环形切割微界面空化混合设备

说明书

本发明公开了一种气液垂直环形切割微界面空化混合设备，包括本体，所述本体包括前端渐缩段、中部切割室、后端混合段及超微细化结构。本发明能够提高气液传质效率，提高气体溶解率，减少曝气能量损失。

技术领域

本发明属于高效溶气技术领域，具体是一种气液垂直环形切割微界面空化混合设备。

背景技术

在环保领域，生化处理技术涉及空气曝气，臭氧高级氧化技术涉及臭氧曝气。目前常用曝气方式以曝气风机、表面曝气、潜水射流和沉水曝气为代表，气泡直径一般在毫米级。气泡的比表面积大、上升速度快、溶解速度慢、逸出损失大，表现为气体利用率较低，不符合节能思想。

目前，射流曝气技术应用较广。利用文丘里负压吸气原理，可实现较大的吸气量和较强的搅动作用。但目前采用的文丘里射流曝气技术，属于传输型层次，集中于吸气量大小，所产生的气泡直径较大，宏观体现出较强的搅动作用，但微观微界面层次的传质作用较弱，表现为气体溶解率较低。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种气液垂直环形切割微界面空化混合设备，以达到提高气液传质效率，提高气体溶解率，减少曝气能量损失的目的。

本发明提供的一种气液垂直环形切割微界面空化混合设备, 包括本体，所述本体包括前端渐缩段、中部切割室、后端混合段，分别对应增压区、释压吸气区、扩散混合区，所述前端渐缩段、中部切割室、后端混合段三者的轴线重合；还包括超微细化结构。

优选地，所述前端渐缩段的壁面与水平轴线的夹角为16°-35°。

优选地，所述中部切割室上设有气相进口，数量为1-4个；所述中部切割室内设有气液混合切割区；所述气液混合切割区的截面为环形，所述气液混合切割区内的气相切割流速为5-19m/s。

优选地，所述后端混合段包括水平段和渐扩段；所述渐扩段的壁面与水平轴线的夹角为3°-10°。

优选地，所述前端渐缩段上设有液相进口和出口；所述后端混合段的水平段的内径横截面积与前端渐缩段出口的内径横截面积的比值为1.15-3.38；所述水平段长度占所述后端混合段长度的5%-15%。所述前端渐缩段混合出口截面与后端混合段混合入口截面的面心距、所述气相空间与气液切割区环形分割面的截面宽度，两者的大小相同。

优选地，所述超微细化结构内设有螺旋导流片，气液混合相通过后形成螺旋离心流动型态。因强力的离心力与向心力，使未溶解的气体向所述超微细化结构的轴线集聚，水向所述超微细化结构的内壁处流动。所述螺旋导流片与水平线夹角根据流体压力降及微气泡直径要求计算所得为25°-68°。

优选地，所述超微细化结构内位于螺旋导流片的后侧方设有流体切割头分布区，所述流体切割头分布区包括2-7个环形截面区，所述环形截面区内布置若干个流体切割头。

优选地，所述流体切割头分布区置于所述超微细化结构混合出口前5-10cm处；所述流体切割头设置为伞状封闭结构。

优选地，所述伞状封闭结构包括与超微细化结构内壁连接的伞柄段，所述伞柄段的另一端设置伞帽段，所述伞柄段的直径为1-5cm，所述伞帽段的最大圆形截面直径为伞柄段直径的1.2-2.5倍，所述伞帽段的外壁设有不光滑表面，所述不光滑表面的凹凸高度差不大于2mm。。

优选地，所述前端渐缩段、中部切割室、后端混合段及超微细化结构依次连接形成一整体结构；所述前端渐缩段、中部切割室、后端混合段之间连接的方式包括焊接连接、螺纹连接和法兰连接；所述超微细化结构与后端混合段的连接方式包括直连和管道连接。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过设置前端渐缩段、中部切割室、后端混合段及超微细化结构，能够产生大量微米级气泡，提高气液传质效率，提高气体溶解率，减少曝气能量损失。

附图说明