气液混合增压装置的制作方法

本实用新型涉及一种气液混合增压装置。

背景技术：

在生产和生活中经常需要进行气液混合或分散，例如，热力工程中利用蒸汽加热水，然后将热水用于采暖，化工、造纸过程中利用气液混合维持反应温度，水处理过程的曝气增氧等等。现有的利用蒸汽加热水都是采用汽、水直接混合的方式，需采用水泵驱动热水循环，整个循环过程能耗较大，换热效率较低；而现有的曝气设备分散度不够，气泡大，比表面积小，能耗高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在采暖，化工、造纸领域中利用蒸汽加热水，可高效快速地进行气液混合，并可以迅速提高气液混合流体的压力，整个循环过程能耗非常低，换热效率高的气液混合增压装置。

本实用新型同时也是一种高效气液分散设备，可利用流体的高速剪切作用进行气液混合，并且小气泡在泄压时爆裂成更小的微气泡，从而显著提高溶氧效率，将其用于对污水处理和养鱼水塘加氧，可以更低的能耗提高水中的含氧量。

本实用新型的气液混合增压装置，包括导流管、压缩管和进气室，压缩管包括收缩管段和直管段，收缩管段的一端为大端进口，另一端为小端出口，收缩管段的大端进口与进气容器内的进气室相通，收缩管段的小端出口与直管段的一端相通，直管段的另一端与缓冲容器的缓冲室相通，直管段的长度与直管段内孔直径的比值为1—3；

所述收缩管段的轴向夹角为8゜—26゜，收缩管段大端进口的直径与收缩管段小端出口的直径比为2—6；

所述导流管包括渐缩喷管和流体输送管，渐缩喷管的大端口与流体输送管的一端相通，所述渐缩喷管设置在进气室内，渐缩喷管或流体输送管向外延伸穿过进气容器的壁，渐缩喷管的出口段插入收缩管段的大端进口内，渐缩喷管的出口段的外侧壁与收缩管段的内空之间留有进气间隙；

所述渐缩喷管的轴向夹角为1゜—8゜，渐缩喷管大端进口的直径与渐缩喷管小端出口的直径比为1.1—2；渐缩喷管的长径比为1—1.5；

所述进气容器的壁上设有进气管，缓冲室的壁上分别设有出液口、排气口和放净口。

本实用新型的气液混合增压装置，其中所述直管段的长度与直管段内孔直径的比值为1.2—2.7，所述收缩管段的轴向夹角为10゜—23゜，收缩管段大端进口的直径与收缩管段小端出口的直径比为2.5—5.5。

本实用新型的气液混合增压装置，其中所述直管段的长度与直管段内孔直径的比值为1.6—2.3，所述收缩管段的轴向夹角为15゜—20゜，收缩管段大端进口的直径与收缩管段小端出口的直径比为3.5—4.5。

本实用新型的气液混合增压装置，其中所述直管段的长度与直管段内孔直径的比值为1.9—2.1，所述收缩管段的轴向夹角为17゜—19゜，收缩管段大端进口的直径与收缩管段小端出口的直径比为3.8—4.2。

本实用新型的气液混合增压装置在使用时，可通过渐缩喷管将液态的流体高速喷射到压缩管的收缩管段的大端进口内，同时向进气室内输送压力蒸汽或被分散气体，由于在渐缩喷管与压缩管之间有一进气间隙，进气室内的蒸汽会从进气间隙进入压缩管的收缩管段，在压缩管中的汽、液流体利用流体的层间剪切力充分混合、吸收，当流体流速在压缩管某截面达到临界流速也即声速时，形成壅塞状态，就会让流体的动能转化成缓冲室中压力能，并让缓冲室中液体的压力升高，高压的流体可通过出液口输送出去。因此，本实用新型的气液混合增压装置可用于采暖，化工、造纸过程中蒸汽加热水的换热，具有可高效快速地进行气液混合，并可以迅速提高气液混合流体的压力，整个循环过程能耗非常低，换热效率高的特点。同时，本实用新型也是一种高效气液分散设备，利用流体的高速剪切作用进行气液混合，并且小气泡在泄压时爆裂成更小的微气泡，从而显著提高溶氧效率，将其用于对污水处理和养鱼水塘加氧，可以更低的能耗提高水中的含氧量。

下面结合附图对本实用新型气液混合增压装置作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的气液混合增压装置的结构示意图的主视剖面图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的气液混合增压装置，包括导流管、压缩管和进气室4，压缩管包括收缩管段1和直管段2，收缩管段1的一端为大端进口，另一端为小端出口，收缩管段1的大端进口与进气容器3内的进气室4相通，收缩管段1的小端出口与直管段2的一端相通，直管段2的另一端与缓冲容器5的缓冲室6相通，直管段2的长度与直管段内孔直径的比值为1—3；

所述收缩管段1的轴向夹角为8゜—26゜，收缩管段1大端进口的直径与收缩管段1小端出口的直径比为2—6；

所述导流管包括渐缩喷管7和流体输送管14，渐缩喷管7的大端口与流体输送管14的一端相通，所述渐缩喷管7设置在进气室4内，渐缩喷管7或流体输送管14向外延伸穿过进气容器3的壁，渐缩喷管7的出口段插入收缩管段1的大端进口内，渐缩喷管7的出口段的外侧壁与收缩管段1的内空之间留有进气间隙8；

所述渐缩喷管7的轴向夹角为1゜—8゜，渐缩喷管7大端进口的直径与渐缩喷管7小端出口的直径比为1.1—2；渐缩喷管7的长径比为1—1.5；

所述进气容器3的壁上设有进气管10，缓冲室6的壁上分别设有出液口11、排气口12和放净口13。

作为本实用新型的进一步改进，上述直管段2的长度与直管段内孔直径的比值为1.2—2.7，所述收缩管段1的轴向夹角为10゜—23゜，收缩管段1大端进口的直径与收缩管段1小端出口的直径比为2.5—5.5。

作为本实用新型的进一步改进，上述直管段2的长度与直管段内孔直径的比值为1.6—2.3，所述收缩管段1的轴向夹角为15゜—20゜，收缩管段1大端进口的直径与收缩管段1小端出口的直径比为3.5—4.5。

作为本实用新型的进一步改进，上述直管段2的长度与直管段内孔直径的比值为1.9—2.1，所述收缩管段1的轴向夹角为17゜—19゜，收缩管段1大端进口的直径与收缩管段1小端出口的直径比为3.8—4.2。

作为本实用新型的进一步改进，上述渐缩喷管7通过输液管与流体泵的出口相通，所述进气管10通过输气管与蒸汽管或气泵或空压机的出气口相通。

本实用新型的气液混合增压装置在使用时，可通过渐缩喷管7将液态的流体高速喷射到压缩管的收缩管段1的大端进口内，同时向进气室4内输送压力蒸汽或压力空气，由于在渐缩喷管7与压缩管之间有一进气间隙8，进气室4内的蒸汽或压力空气会从进气间隙8进入压缩管的收缩管段1，在压缩管中的汽、液流体利用流体的层间剪切力充分混合、吸收，当流体流速在压缩管某截面达到临界流速也即声速时，形成壅塞状态，就会让流体的动能转化成缓冲室6中压力能，并让缓冲室6中液体的压力升高，高压的流体可通过出液口11输送出去。因此，本实用新型的气液混合增压装置可用于采暖，化工、造纸过程中蒸汽加热水的换热，具有可高效快速地进行气液混合，并可以迅速提高气液混合流体的压力，整个循环过程能耗非常低，换热效率高的特点。

同时，本实用新型也是一种高效气液分散设备，利用流体的高速剪切作用进行气液混合，并且小气泡在泄压时爆裂成更小的微气泡，从而显著提高溶氧效率，将其用于对污水处理和养鱼水塘加氧，可以更低的能耗提高水中的含氧量。

喷管是指通过改变管段内壁的几何形状以加速流体的一种装置。常用的喷管有两种：一种是渐缩喷管，另一种是缩放喷管，或叫拉瓦尔喷管。

喷管截面变化对流速的影响如下：

由连续方程：

由动量方程：

两式合并，得：

式中：ρ流体密度，v流体体积，a截面积，m马赫数。

当可压缩流体(下称流体)处于临界和超临界状态时，喷管出口截面上的流体马赫数等于1，出口截面是临界截面，通过喷管的质量流量达到最大值。由于出口截面是声速，因而当反压进一步降低时，不能使出口截面上的流体马赫数继续增大，也不能使喷管质量流量继续增大，因此流量达到最大值，m＝1的流动状态为壅塞状态。一旦喷管处于壅塞状态，喷管出口外界反压便不再能影响喷管内的流动。而且，无论是改变出口外界的反压，或是改变进口流体的总压、总温，都不能使喷管中任一截面上的无量纲参数发生变化。

本实用新型利用上述原理设计了气液混合增压装置，参见图1，当渐缩喷管7中的驱动流体为液体时，液体经渐缩喷管7高速喷射进入收缩管，在渐缩喷管7与压缩管之间有一进气间隙8，蒸汽从进气间隙8进入压缩管，在压缩管中汽液利用流体的层间剪切力充分混合、吸收。当流体流速在压缩管某截面达到声速(临界流速)时，形成壅塞状态，于是在缓冲室6中流体的动能转换成静压。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。