[發(fā)明專利]水力/超聲耦合空化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010574043.2
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102059070A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 嚴卓晟;嚴卓理;盧小斌;黃偉樞;白立新;李超;鄧京軍
• 申請（專利權）人: 廣州市新棟力超聲電子設備有限公司;中國科學院聲學研究所
• 主分類號: B01F13/10
• 分類號: B01F13/10;B01F11/02;B01F5/02;B01F3/04
• 代理公司: 廣州凱東知識產(chǎn)權代理有限公司 44259
• 代理人: 宋冬濤

技術領域

本發(fā)明涉及空化技術領域，是一種結構簡單、可用于規(guī)模生產(chǎn)、能實現(xiàn)空化功能、全面、綜合、互補的水力/超聲耦合空化裝置。

背景技術

空化是指當液體的壓強下降到足夠低時液體中空泡的生成、發(fā)展和潰滅及其后續(xù)的動力學行為。

研究表明：在空化場中，在液體內(nèi)部形成無數(shù)的空泡，空泡潰滅時在空泡內(nèi)部及空泡周圍的極小空間內(nèi)產(chǎn)生瞬時高溫、高壓，并在空泡周圍的液體中形成強烈的沖擊波和高速微射流。因此，空泡潰滅時將伴隨著極其復雜的物理、化學效應，如機械效應、熱效應、光效應和活化效應等。機械效應主要表現(xiàn)在非均相反應界面的復雜激烈運動增強；化學效應主要表現(xiàn)在空化過程中產(chǎn)生的高溫高壓使有機物降解，使分子微粒有效碰撞增加化學鍵斷裂和產(chǎn)生自由基等。機械效應過程包括吸附、結晶、物料微細化、過濾以及超聲清洗等，化學效應的過程主要包括電化學、非均相化學反應有機物質(zhì)的降解、加速化學反應以及產(chǎn)生自由基等。

按照空化的產(chǎn)生方式大致分為超聲空化和水力空化。

“超聲空化”是指在聲場的作用下，液體內(nèi)部壓力周期性變化，在液體內(nèi)部微小氣核瞬間膨脹并瞬間潰滅的持續(xù)不斷的激烈而復雜運動。“超聲空化”是一種復雜的流體動力學現(xiàn)象，是液體所特有的。

應用電動式換能器，包括配用變幅桿的加強功能組合及反應器罐外壁附貼式換能器在內(nèi)的超聲裝置，在實驗室和小規(guī)模小容器的有限空間條件下，效果較好，但是將應用放大至中試規(guī)模或更大規(guī)模時，就會出現(xiàn)很不穩(wěn)定的功能削弱現(xiàn)象。上述“超聲空化”效應所產(chǎn)生的聲化學等功能，只局限于接近超聲換能器端面的很小空間內(nèi)，并且空化場不均勻，空化效應不明顯，放大難度較大。

水力空化是指流體與固體作相對高速剪切運動時(如流體流經(jīng)孔板)，在流體內(nèi)部產(chǎn)生局部低壓，當壓力降至空化初生壓力時，就會產(chǎn)生大量不斷產(chǎn)生又不斷潰滅的空泡。相對于超聲空化而言水力空化，設備簡單、成本低廉，能產(chǎn)生大規(guī)模的空化場(如孔板、文丘里管、各種哨等)，但是水力空化的空化強度不及超聲空化，往往不足以進行某些聲化學反應。

鑒于超聲空化和水力空化的優(yōu)點和不足，有必要結合水力空化裝置對現(xiàn)有的超聲波空化裝置進行結構的改進，以適應大規(guī)模空化處理的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術存在的局限和不足，本發(fā)明的目的是提供一種能產(chǎn)生空化效應，結構簡單、應用廣泛，適用于大規(guī)模生產(chǎn)需要的水力/超聲耦合空化裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：空化裝置，包括水力空化機構和超聲波功能機構，水力空化機構上安裝有超聲波功能機構。

所述的超聲波功能機構包括超聲換能器，連接法蘭，變幅桿以及功能夾具，超聲換能器通過連接法蘭與變幅桿連接，變幅桿與功能夾具連接，水力空化機構由功能夾具夾持。

所述的變幅桿與功能夾具通過連接螺桿連接。

所述的功能夾具由上夾套和下夾套組成，上夾套與下夾套之間通過螺栓連接固定。

所述的水力空化機構為文丘里管、孔板、液哨中的一種或它們的組合。

本發(fā)明具有的優(yōu)點是：在水力空化機構文丘里管或者是孔板上加上超聲波輔助裝置，通過超聲波輔助裝置產(chǎn)生的超聲空化作用與傳統(tǒng)水力空化裝置產(chǎn)生的水力空化作用疊加，當有一定流速的液體在管內(nèi)定向流經(jīng)文丘里管段，或流經(jīng)孔板結構狀管段，或流經(jīng)有液哨裝設的管段時，產(chǎn)生高剪切相對運動和局部低壓，所產(chǎn)生的空化效應與管外功能夾具聚焦輻照的超聲波耦合所產(chǎn)生的疊加效應，令流液中瞬猛而大量產(chǎn)生氣核，繼而瞬即長大破碎潰滅，兩種空化耦合互彰，很大程度地增大了空化強度，使空化能量、聲壓、聲強、效率都得到大幅提高。可以有效地應用于污水降解處理，油水破乳處理、液體滅活處理、中藥提取、誘導結晶處理、酒類陳化處理以及物料的均勻分散處理等工業(yè)生產(chǎn)過程中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例1的立體結構圖；

圖2為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例1的局部剖視結構圖；

圖3為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例1的左視結構圖；

圖4為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例1中的機械式超聲波液哨的左視圖；

圖5為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例1中的機械式超聲波液哨的局部剖視圖；

圖6為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例2的立體結構圖；

圖7為本發(fā)明水力/超聲耦合空化裝置實施例2的左視結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明超聲空化裝置進行詳細的說明。

實施例1