一种自吸式微纳米气泡发生装置及发生方法

本发明属于气泡发生装置，尤其涉及一种自吸式微纳米气泡发生装置及发生方法。

背景技术：

1、微纳米气泡相比宏观气泡，具有卓越的吸附性能和较长的停留时间，在多个领域中都发挥着重要的作用，展现了巨大的应用潜力。

2、常见的微纳米气泡产生方式包括电解处理、超声处理、加压溶解和射流剪切法。

3、中国实用新型专利cn 209549194 u公开了一种泵后进气的大流量纳米气泡发生装置，由加压射流组件、射流释放组件、凸起碰撞过流组件和雾化组件连接而成，但是，其中涉及多种孔径较小的部件，例如，射流喷射口、过流孔等，对于水环境相对恶劣的情况(即水中杂质较多)，容易造成堵塞。

4、中国发明专利申请cn107915326a公开了基于射流的微气泡产生方法及射流微气泡曝气器，但是，在进气的过程中，气体需要通过一定压力才能通过进气管进入吸气室，无法自吸，导致工业应用的成本高。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种自吸式微纳米气泡发生装置及发生方法，解决现有技术中纳米气泡发生装置无法适用于水中杂质较多的情况、气体需要压力才能进入吸气室导致成本较高中的至少一个问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的。

3、本发明提供了一种自吸式微纳米气泡发生装置包括微纳米气泡发生器，微纳米气泡发生器为管状结构，微纳米气泡发生器包括沿液体流动方向依次连接的进水管、第一喷射管、第一混合管和流出管，第一混合管通过进气管与大气连通。

4、进一步地，进水管、第一混合管和流出管为恒径管，第一喷射管为缩径管。

5、进一步地，微纳米气泡发生器中的气液比为0.005～0.3。

6、进一步地，还包括水箱和动力泵，水箱的出水口通过动力泵与进水管的进水端连通，流出管的出水口与水箱的进水口连通，水箱、动力泵和微纳米气泡发生器构成循环回路。

7、进一步地，动力泵为离心泵、蠕动泵、柱塞泵或渣浆泵中的一种。

8、进一步地，水箱与动力泵连接的管路上设置进口阀；

9、和/或，流出管与水箱的连接管路上设置出口阀。

10、进一步地，第一喷射管和第二喷射管的收缩角为10～50°。

11、进一步地，第一混合管进水口的横截面积大于第一喷射管出水口的横截面积。

12、进一步地，第一混合管进水口的横截面积与第一喷射管出水口的横截面积的比为1.2～4。

13、本发明还提供了一种自吸式微纳米气泡发生方法，采用上述自吸式微纳米气泡发生装置。

14、进一步地，自吸式微纳米气泡发生方法包括如下步骤：

15、步骤1：液体由进水管进入微纳米气泡发生器，液体在流经第一喷射管后，将液体的部分压力转化为动能，形成第一液体射流，并有利于在后续的第一混合管中形成低压区；

16、步骤2：通过低压将气体从进气管吸入第一混合管，并在第一混合管中进行液体和气体的初步混合，得到第一气液混合流体；

17、步骤3：第一气液混合流体喷射至第一扩散管，通过文丘里效应，对第一气液混合流体中的气泡进行一次破碎，得到一次破碎混合流体；

18、步骤4：一次破碎混合流体流入第二喷射管，第二喷射管对一次破碎混合流体进行增压加速，并对一次破碎混合流体中的气泡进行二次破碎，得到二次破碎混合流体；

19、步骤5：二次破碎混合流体喷射至第二混合管，产生空化效应，第二混合管中的扰流原件对二次破碎混合流体中的气泡进行三次破碎以及气泡和液体进行充分混合，得到三次破碎混合流体；

20、步骤6：三次破碎混合流体流入第二扩散管，通过文丘里效应将三次破碎混合流体未充分破碎的大气泡以及微纳米气泡进行四次破碎，得到四次破碎混合流体；

21、步骤7：四次破碎混合流体通过流出管流出微纳米气泡发生器。

22、进一步地，上述步骤2中，第一气液混合流体中气泡的直径为1～5mm。

23、进一步地，上述步骤3中，一次破碎混合流体中气泡的直径为1～2mm。

24、进一步地，上述步骤4中，二次破碎混合流体中气泡的直径为1～1000μm。

25、进一步地，上述步骤5中，三次破碎混合流体中气泡的直径为500～3000nm。

26、进一步地，上述步骤6中，四次破碎混合流体中气泡的直径为500～1000nm。

27、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。

28、a)本发明提供的自吸式微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生器整体为管状结构，不涉及到射流喷射口、过流孔等孔径较小的部件，因此，基本上不会发生堵塞，能够适用于水环境相对恶劣的情况。

29、b)本发明提供的自吸式微纳米气泡发生装置，由于第一喷射管和第一混合管的设置，液体在流经第一喷射管后，有利于在后续的第一混合管中形成低压区，通过低压将气体从进气管吸入第一混合管，通过低压实现对气体的自吸，为微纳米气泡发生装置提供空气来源，从而能够有效降低为纳米气泡的生产成本。

30、c)本发明提供的自吸式微纳米气泡发生装置，第一扩散管、第二喷射管、第二混合管和第二扩散管能够对气液混合流体进行多次破碎，通过射流、空化与扰流剪切的耦合作用，有效减小气泡尺寸，使其达到微纳米气泡标准(浓度高、粒径小)，实现微纳米气泡的稳定高效产生。

31、d)本发明提供的自吸式微纳米气泡发生方法，液体在流经第一喷射管后，有利于在后续的第一混合管中形成低压区，通过低压实现对气体的自吸，为微纳米气泡发生装置提供空气来源，从而能够有效降低为纳米气泡的生产成本；此外，对气液混合流体进行多次破碎，通过射流、空化与扰流剪切的耦合作用，有效减小气泡尺寸，使其达到微纳米气泡标准(浓度高、粒径小)，实现微纳米气泡的稳定高效产生。

32、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，包括微纳米气泡发生器，所述微纳米气泡发生器为管状结构，所述微纳米气泡发生器包括沿液体流动方向依次连接的进水管、第一喷射管、第一混合管和流出管，所述第一混合管通过进气管与大气连通。

2.根据权利要求1所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述进水管、第一混合管和流出管为恒径管，所述第一喷射管为缩径管。

3.根据权利要求1所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述微纳米气泡发生器中的气液比为0.005～0.3。

4.根据权利要求1所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，还包括水箱和动力泵，所述水箱的出水口通过动力泵与进水管的进水端连通，所述流出管的出水口与水箱的进水口连通，所述水箱、动力泵和微纳米气泡发生器构成循环回路。

5.根据权利要求4所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述动力泵为离心泵、蠕动泵、柱塞泵或渣浆泵中的一种。

6.根据权利要求4所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述水箱与动力泵连接的管路上设置进口阀；

7.根据权利要求1至6任一项所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述第一喷射管和第二喷射管的收缩角为10～50°。

8.根据权利要求1至6任一项所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述第一混合管进水口的横截面积大于第一喷射管出水口的横截面积。

9.根据权利要求8所述的自吸式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述第一混合管进水口的横截面积与第一喷射管出水口的横截面积的比为1.2～4。

10.一种自吸式微纳米气泡发生方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的自吸式微纳米气泡发生装置。

技术总结
本发明公开了一种自吸式微纳米气泡发生装置及发生方法，属于气泡发生装置技术领域，解决现有技术中纳米气泡发生装置无法适用于水中杂质较多的情况、气体需要压力才能进入吸气室导致成本较高中的至少一个问题。该装置包括微纳米气泡发生器，微纳米气泡发生器为管状结构，包括沿液体流动方向依次连接的进水管、第一喷射管、第一混合管和流出管，第一混合管通过进气管与大气连通。本发明可用于微纳米气泡发生。

技术研发人员：许恩乐,武玉发,钟文晨,苗真勇,江晓凤
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19