强制旋流的空化发生器的制作方法

本技术涉及一种空化发生器，尤其涉及一种强制旋流的空化发生器，可用于食品加工、废水处理等工序，属于空化设备。

背景技术：

1、水力空化现象是流体流过一个限流区域(孔板、文丘里管、环隙等)时内部压力下降，当压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体开始汽化而产生大量空化汽泡，空化汽泡在流经瞬间扩大流道时，液体压力上升，空化汽泡体积急剧缩小直至溃灭，在其溃灭瞬间伴有高温、高压、强烈的冲击波和微射流。利用空泡溃灭时释放的巨大瞬间能量能够破坏化学链、加快反应进程，故水力空化在废水处理、食品、强化反应过程等领域得到广泛运用。

2、目前国内外研究者一般认为用空化值δc来判定空化发生强弱，δc＜1有空化发生可能，空化值δc越小，空化反应越剧烈；可以看出局部静压p、液体速率v是重要的控制参数。根据流体静压能、动能的转变关系、静压p、速率v反比关系，可以得出空化强弱由速率v、静压p主导，同时流体流经的边界条件也会对空化产生影响；对工业运用的水力空化器而言，空化泡产生和空化泡溃灭一直是研究的方向。

3、空化数cv的计算公式为：cv＝2(p-pv)/(ρv2)，其中cv是空化数，p是液体板后静压，pv是液体饱和蒸汽压，ρ是液体的密度，v是液体的速度。

4、目前国内外空化器设计基本靠单级或串联多级固定孔孔板或由内部阻流体和外腔体之间形成的环隙来强制流体截流、流速急增、失压产生空化泡，当流体流经截面增大，压力升高、气泡溃灭，达到强化反应的功效。

5、公开号为cn112138888a的中国发明专利申请，公开了一种射流空化发生器，由外壳和空化元件组成，优势在于适用于多元多相流体、可承受高压、适应尺寸范围宽并可产生稳定高效的空化场。射流空化器包括外壳与空化元件，在空化元件来流方向上开有小孔使流体均匀重新分布，之后的圆柱段及逐渐增大的圆台段使流体充分发展，随后进入空化段，流道面积缩小，使流体产生空化。

6、该发明整体结构较简单，孔板加圆柱环隙，孔板重在流体截面分布均匀，中心圆柱区域无布孔，随后进入的圆柱段及逐渐增大的圆台段流体近乎轴向流，无旋转径向流、发散，剪切作用弱，混合功能不强。说明书中还提及适用多元多相流体，水、高压二氧化碳等流体，一般来讲气液混合物，而且高压二氧化碳本身就起到搅拌效果。故圆柱环隙的空化效应可能就是空化夹带很细微的气体飞沫加微射流的形式表现而已，真正的空化气泡发生及破裂作用效果有限。如遇到两种及多种物料流量相差非常悬殊的运用反应场合，该射流空化发生器在混合、剪切，空化强度都难以满足需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种强制旋流的空化发生器，在轴向流的基础上增加径向流及流向突变，空化作用时间长，空化效率高。

2、为解决以上技术问题，本实用新型的强制旋流的空化发生器，包括空化柱体，所述空化柱体的内腔沿料流方向依次设有：

3、收缩块，沿料流方向设有收缩块渐缩孔、收缩块喉口和渐扩的收缩块中心孔；

4、叶轮混合器，呈圆柱状，入口端外壁均匀设有多道由中心向外周分流的外旋发散槽，出口端外壁均匀设有多道由外周向出口中心孔汇流的内旋汇流槽，外圆柱壁上设有多道对应沟通外旋发散槽与内旋汇流槽的外圆螺旋槽；

5、扩压块，沿料流方向设有扩压块喉口和扩压块渐扩孔；

6、所述叶轮混合器的入口端中心设有中心分散锥，所述中心分散锥插入于所述收缩块中心孔的尾端中心；所述扩压块喉口与所述叶轮混合器的出口中心孔相对接。

7、作为本实用新型的改进，所述外旋发散槽沿涡旋线或渐开线向外延伸，所述内旋汇流槽沿涡旋线或渐开线向内延伸。

8、作为本实用新型的进一步改进，所述外旋发散槽的末端与所述外圆螺旋槽的入口端呈90°拐弯，所述外圆螺旋槽的末端与所述内旋汇流槽的入口端呈90°拐弯。

9、作为本实用新型的进一步改进，所述空化柱体的入口端设有：

10、旋流混合器，呈中间大、两端小的纺锤形，中部大径处设有覆盖在所述收缩块入口端的混合器法兰；尾部锥体插接在所述收缩块渐缩孔中且锥体外周均匀设有多道锥体螺旋槽；所述混合器法兰的圆周上均匀分布有多个法兰孔与各锥体螺旋槽的入口端相通。

11、作为本实用新型的进一步改进，所述旋流混合器的入口端设有大导流锥。

12、作为本实用新型的进一步改进，所述混合器法兰的外周边沿被锁环压住，所述锁环的外螺纹与所述空化柱体的内螺纹相旋接。

13、作为本实用新型的进一步改进，所述扩压块的出口端抵靠在所述空化柱体的内台阶上。

14、相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、实现强剪切混合加空化，产生多次空化效果，流体在流动路径上多次折流、离心作用、旋向互换，一改以往普遍的轴向流主导的流型，混合、剪切作用明显；

15、2、运用空化作用强化化学反应首先离不开好的混合、分散，均匀；目前混合尺度和效率上的技术制约是实验室小试到放大量产面临的难题。本空化发生器的流经路径长，空化作用时间长，多级变化流通截面积，旋转边界作用效应等均带来空化效果的改善；

16、3、对于两种及多种物料的混合空化，尤其在其中一种物料流量相比另一物料流量相差悬殊，如占比千分之几、万分之几，例如应用在：植物油加酸加碱去磷脱酸的反应体系，本空化发生器提供了优良高效的技术方案。

技术特征：

1.一种强制旋流的空化发生器，包括空化柱体，其特征在于，所述空化柱体的内腔沿料流方向依次设有：

2.根据权利要求1所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于，所述外旋发散槽沿涡旋线或渐开线向外延伸，所述内旋汇流槽沿涡旋线或渐开线向内延伸。

3.根据权利要求1所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于，所述外旋发散槽的末端与所述外圆螺旋槽的入口端呈90°拐弯，所述外圆螺旋槽的末端与所述内旋汇流槽的入口端呈90°拐弯。

4.根据权利要求1所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于，所述空化柱体的入口端设有：

5.根据权利要求4所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于：所述旋流混合器的入口端设有大导流锥。

6.根据权利要求4所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于：所述混合器法兰的外周边沿被锁环压住，所述锁环的外螺纹与所述空化柱体的内螺纹相旋接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的强制旋流的空化发生器，其特征在于：所述扩压块的出口端抵靠在所述空化柱体的内台阶上。

技术总结
本技术涉及一种强制旋流的空化发生器，包括空化柱体，空化柱体的内腔沿料流方向依次设有：收缩块，沿料流方向设有收缩块渐缩孔、收缩块喉口和渐扩的收缩块中心孔；叶轮混合器，呈圆柱状，入口端外壁均匀设有多道由中心向外周分流的外旋发散槽，出口端外壁均匀设有多道由外周向出口中心孔汇流的内旋汇流槽，外圆柱壁上设有多道对应沟通外旋发散槽与内旋汇流槽的外圆螺旋槽；扩压块，沿料流方向设有扩压块喉口和扩压块渐扩孔；叶轮混合器的入口端中心设有中心分散锥，中心分散锥插入于收缩块中心孔的尾端中心；扩压块喉口与叶轮混合器的出口中心孔相对接。本空化发生器在轴向流的基础上增加径向流及流向突变，空化作用时间长，空化效率高。

技术研发人员：杭明,康翕,李黎,周二晓
受保护的技术使用者：迈安德集团有限公司
技术研发日：20230510
技术公布日：2024/1/15