专利名称：一种养殖水体曝气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水产养殖领域，尤其涉及一种养殖水体的增氧曝气装置。
背景技术：
水产养殖领域中，曝气装置主要作用是为养殖动物提供充足的氧气，促进养殖动物健康生长。现有曝气装置有两类一类是鼓风曝气装置，又分为大孔曝气装置、中孔曝气装置、小孔曝气装置和微孔曝气装置；另一类是机械表面曝气装置，常用叶轮、叶片旋转击打水面实现增氧目的。后者能耗高、不适于室内工厂化养殖采用。因此目前通常使用是鼓风曝气装置。 随着水产养殖业逐渐向高密度、集约化方向的发展,对养殖水体中溶解氧浓度的要求越来越高。溶解氧通常是高密度水产养殖容量的第一限制因子。为适应现代水产养殖的发展需求，高密度工厂化循环水养殖中通常采用纯氧作为鼓风曝气装置的气源，为利于纯氧在水体中的溶解，一般是通过独立的设备如低压溶氧器、高压溶氧器等设备实现氧气溶解。这种纯氧鼓风曝气增氧方式存在下述缺陷I、在生产实践中，很多偏远地区的水产养殖场，制氧工厂少，纯氧难以获得，严重制约了高密度工厂化水产养殖在当地的发展。2、传统的鼓风曝气增氧装置一般通过曝气石和微孔曝气盘向鱼池空气曝气，前者具有气泡大、气泡不均匀、气水接触时间短，导致氧气利用率低等缺点；后者具有压力损失大、布气不均勻、易堵塞、易破损等缺点。3、需要一套专用的制氧、曝气设备，并且对整套装置的密封性要求很高，如果出现设备故障、管路破损，导致纯氧泄露，容易导致生产意外事故。4、随着养殖密度的提高，养殖动物呼吸排出的二氧化碳浓度不断累积，一方面导致养殖动物的呼吸困难，同时二氧化碳会通过水体气体分压的改变影响氧气的溶解效率，但现有的曝气方式无法有效去除养殖水体中的二氧化碳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种无需纯氧供气，无需曝气石或曝气盘的增氧装置，在曝气的同时还能有效去除养殖水体中的二氧化碳，并且氧气溶解度高，结构简单，使用安全方便，经济性好的养殖水体曝气装置。本发明是通过以下技术方案实现的一种养殖水体曝气装置，其特征在于压力水进水管和压缩空气进气管分别沿立式布置的气液混合管轴向插入气液混合管内，与气液混合管的内腔上端连通，气液混合管内腔为沿其轴向盘绕的螺旋形腔室，气液混合管内腔下端通过弯管与气液分离管内腔一端相连通，
气液分离管内腔为横向布置的筒形腔室，气液分离管内腔顶部通过气体回收管连通气液混合管内腔上端，气液分离管内腔另一端与增氧水排水管连通，气液分离管内径大于气液混合管内径、增氧水排水管内径和弯管内径，增氧水排水管内径等于或大于弯管内径和气液混合管内径。压力水进水管内的压力水水压大于压缩空气进气管内的压缩空气气压。根据双膜理论，氧气向水体的传质过程由总传质系数、修正系数和溶解氧饱和浓度等因素决定。本装置的发明思路既不同于传统的鼓风曝气也不属于机械表面曝气，而是通过对供水管路出口的改良，设计独特的管路腔室结构，在供水的同时向供水管路曝气，形成剪切、破碎气水混流的作用，增强紊流强度，从而提高总传质系数、实现氧气的高效溶解，最终在供水的同时实现供气的功能。装置的进水和进气均为具有一定的初始速度和压力，压力水和压缩空气在进入装置后，气流与水流沿气液混合管的轴向进入气液混合腔内，气液混合管内腔的螺旋形腔室 结构具有径向环流混合的作用，气水混合物在盘旋而下时会充分接触，从而提高气水接触面积和紊流系数，达到提高氧气溶解效率的作用。气水混合充分后进入气液分离管内腔，由于管径增粗，水流变缓，未溶解的气体通过气体回收管重新进入气液混合管内腔，从而通过气液分离管内腔实现未溶解气体的回收利用，提高氧气溶解效率。在经过气液分离管回收未溶解氧气后,含有大量溶解氧的增氧水进入增氧水排水管，此时管径变细，水流速度增加，通过水压和气压一起释放，从而产生推流效果，从而使溶解氧均匀扩散、与养殖水体充分混合，可有效去除高密度养殖中鱼类呼吸作用积累的二氧化碳，改善养殖池水质，从而降低水体循环速率，降低循环水养殖的能耗；此外，装置产生的高速气液混流带有大量动能，可改善高密度养殖的水体流态，因此可利用此特点促进养殖水体中的颗粒有机物等污物的高效排出。进一步的，气液混合管内腔的螺旋形腔室结构可采用以下结构获得气液混合管内腔为圆管形，在压力水进水管和压缩空气进气管下方的气液混合管内上、下叠放多节螺旋叶片，螺旋叶片固定在气液混合管内，每节螺旋叶片由一片平板叶片上、下两侧反向扭转而成，螺旋叶片的外缘与气液混合管内腔相匹配，每节螺旋叶片将其所在的那段气液混合管内腔分隔为两个半腔，相邻两节螺旋叶片的旋转方向相反，上节螺旋叶片下缘与下节螺旋叶片上缘的位置相互错开，气液分离管顶部通过气体回收管连通螺旋叶片上方的气液混合管内腔。相邻两节螺旋叶片旋转方向相反，并且位置相互错开，气水混合物通过时遵循着“分割-移位-重叠”的运动规律，每经过一节螺旋叶片时，气水混合物被螺旋叶片分为两股，这两股气水流下落到下节螺旋叶片时，又被再次分割，同时与前次分割的气水流交汇，在此过程中，气水流会产生大量的微细气泡，大大提高气液两相的接触面积和紊流系数，从而进一步提闻氧转移效率。进一步的，为保证更好的水流移位效果，螺旋叶片的旋转角度为160 360度。为保证更好的水流分割效果，相邻两节螺旋叶片中，上节螺旋叶片的下缘与下节螺旋叶片的上缘相互错开90度。
气液分离管内径与气液混合管内径比为I. 5 4 :1，目的是加粗管径、降低流速形成气液分层，气体通过负压吸回混合腔从而实现较好的气液分离效果。再进一步，螺旋叶片的数量优选为3 10片。本发明的有益效果在于I、无需纯氧供气，无需鼓风曝气装置，利用压力水高效溶解压缩空气中的氧气，在为养殖水体供水的同时供氧，结构简单，成本低廉；2、装置产生的高速气液混流带有大量动能，具有良好的推流作用，可改善高密度养殖的水体流态，促进颗粒有机物的高效排出；
3、可有效去除高密度养殖中鱼类呼吸作用积累的二氧化碳，改善养殖池水质，从而降低水体循环速率，降低循环水养殖的能耗；4、适用水深一般为O. 5 3m,适用性广泛。
图I为本发明一种优选结构的正视剖视2 3为螺旋叶片的立体结构示意4为螺旋叶片的俯视I 4中1为压力水进水管，2为压缩空气进气管，3为气液混合管，4为弯管，5为气液分离管，6为气体回收管，7为增氧水排水管，8为螺旋叶片。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图I中，压力水进水管I和压缩空气进气管2分别沿立式布置的气液混合管3轴向插入气液混合管3内，与气液混合管3的内腔上端连通。气液混合管3内腔为圆管形，在压力水进水管I和压缩空气进气管2下方的气液混合管3内上、下叠放5节螺旋叶片8，螺旋叶片8固定在气液混合管3内，每节螺旋叶片8由一片平板叶片上、下两侧反向扭转而成，扭转角度为180 360度，螺旋叶片8的外缘与气液混合管3内腔相匹配，相邻两节螺旋叶片8的旋转方向相反，上节螺旋叶片8下缘与下节螺旋叶片8上缘的位置相互错开90度。气液混合管3内腔下端通过弯管4与气液分离管5内腔一端相连通，气液分离管5内腔另一端与增氧水排水管7连通。气液分离管5内腔为横向布置的筒形腔室，气液分离管5顶部通过气体回收管6连通螺旋叶片8上方的气液混合管3内腔。气液分离管5内径与气液混合管3内径比为I. 5 4 :1，增氧水排水管7内径等于或大于弯管4内径和气液混合管3内径。压力水进水管I内的压力水水压大于压缩空气进气管2内的压缩空气气压。装置的进水和进气均为具有一定的初始速度和压力，压力水和压缩空气在进入装置后，气流与水流沿气液混合管3的轴向进入其内腔，气液混合管3内腔中上、下叠放了多节旋转180°的螺旋叶片8，相邻两节中的螺旋叶片8旋转方向相反，并相错90°，具有径向环流混合作用，气水混合物通过时遵循着“分割-移位-重叠”的运动规律，每经过一节螺旋叶片8时，气水混合物被螺旋叶片8分为两股，这两股气水流下落到下节螺旋叶片8时，气水流又被再次分割，同时与前次分割的气水流交汇，在此过程中，会产生大量的微细气泡，大大提闻气液两相的接触面积和素流系数，从而进一步提闻氧转移效率。气水混合充分后进入气液分离管5内腔，由于管径增粗，水流变缓，如图I所示，气液分离管5中的虚线为水面线高度，未溶解的气体通过气体回收管6重新进入气液混合管内腔3上端，从而通过气液分离管5内腔实现未溶解气体的回收利用，提高氧气溶解效率。在经过气液分离管5回收未溶解氧气后,含有大量溶解氧的增氧水进入增氧水排水管7，此时管径变细，水流速度增加，通过水压和气压一起释放，从而产生推流效果，从而使溶解氧均匀扩散、与养殖水体充分混合，可有效去除高密度养殖中鱼类呼吸作用积累的二氧化碳，改善养殖池水质，从而降低水体循环速率，降低循环水养殖的能耗；此外，装置产 生的高速气液混流带有大量动能，可改善高密度养殖的水体流态，因此可利用此特点促进养殖水体中的颗粒有机物等污物的高效排出。
权利要求
1.一种养殖水体曝气装置，其特征在于 压力水进水管(I)和压缩空气进气管(2)分别沿立式布置的气液混合管(3)轴向插入气液混合管(3)内，与气液混合管(3)内腔上端连通， 气液混合管(3)内腔为沿其轴向盘绕的螺旋形腔室， 气液混合管(3)内腔下端通过弯管(4)与气液分离管(5)内腔一端相连通， 气液分离管(5)内腔为横向布置的筒形腔室， 气液分离管(5)内腔顶部通过气体回收管(6)连通气液混合管(3)内腔上端， 气液分离管(5)内腔另一端与增氧水排水管(7)连通， 气液分离管(5)内径大于气液混合管(3)内径、增氧水排水管(7)内径和弯管(4)内径，增氧水排水管(7)内径等于或大于弯管(4)内径和气液混合管(3)内径。
压力水进水管(I)内的压力水水压大于压缩空气进气管(2)内的压缩空气气压。
2.根据权利要求I所述的养殖水体曝气装置，其特征在于 所述气液混合管(3)内腔为圆管形， 在压力水进水管(I)和压缩空气进气管(2)下方的气液混合管(3)内上、下叠放多节螺旋叶片(8)，螺旋叶片(8)固定在气液混合管(3)内， 每节螺旋叶片(8)由一片平板叶片上、下两侧反向扭转而成，螺旋叶片(8)的外缘与气液混合管(3)内腔相匹配，每节螺旋叶片(8)将其所在的那段气液混合管(3)内腔分隔为两个半腔， 相邻两节螺旋叶片(8)的旋转方向相反，上节螺旋叶片(8)下缘与下节螺旋叶片(8)上缘的位置相互错开， 气液分离管(5)顶部通过气体回收管(6)连通螺旋叶片(8)上方的气液混合管(3)内腔。
3.根据权利要求2所述的养殖水体曝气装置，其特征在于所述每节螺旋叶片(8)上、下两侧的扭转角度为160 360度。
4.根据权利要求2所述的养殖水体曝气装置，其特征在于相邻两节螺旋叶片(8)中，上节螺旋叶片(8)的下缘与下节螺旋叶片(8)的上缘相互错开90度。
5.根据权利要求2所述的养殖水体曝气装置，其特征在于所述气液分离管(5)内径与气液混合管(3)内径比为I. 5 4:1。
6.根据权利要求2所述的养殖水体曝气装置，其特征在于所述螺旋叶片(8)的数量为3 10片。
全文摘要
一种养殖水体曝气装置，压力水进水管和压缩空气进气管分别沿立式布置的气液混合管轴向插入气液混合管内，与气液混合管的内腔上端连通，气液混合管内腔为内置多节螺旋叶片的圆管形腔室，气液混合管内腔下端通过弯管与气液分离管内腔一端相连通，气液分离管内腔为横向布置的筒形腔室，气液分离管内腔顶部通过气体回收管连通气液混合管内腔上端，气液分离管内腔另一端与增氧水排水管连通，气液分离管内径大于气液混合管内径、增氧水排水管内径和弯管内径，压力水进水管内的压力水水压大于压缩空气进气管内的压缩空气气压。本发明无需机械装置，利用压力水高效溶解压缩空气中的氧气，在为养殖水体供水的同时供氧，结构简单，成本低廉。
文档编号C02F1/20GK102870737SQ20121040765
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者宋奔奔, 吴凡, 单建军, 宿墨, 刘鹏 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所