[發(fā)明專(zhuān)利]用于氣液混合的供氣裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711047501.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107570029A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王嵐;秦勇明;蔣尚昆;楊宇杰;祝強(qiáng);徐亮;吳進(jìn)明;王龍耀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通市康橋油脂有限公司;常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01F5/04
• 分類(lèi)號(hào): B01F5/04;B01F3/04
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)32258
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于氣液混合的供氣裝置。

背景技術(shù)

在加氫、氯化、氧化、吸收、吹脫等需要?dú)庖夯旌系亩嘞嗔骰旌线^(guò)程中，為了提高傳質(zhì)速率和增大氣液相接觸表面積，往往需要采用曝氣的方法以提高氣液分散效果。

多相流中的氣相一般由曝氣頭曝入，由于液相表面張力的作用，曝氣頭所曝出氣泡的大小會(huì)受到曝氣孔孔徑的影響。在曝氣過(guò)程中，曝氣孔處首先會(huì)形成氣泡，該氣泡半徑會(huì)經(jīng)歷大→小→大的變化過(guò)程，最后脫離曝氣頭。該氣泡在形成過(guò)程中的最小半徑為曝氣孔半徑，在緩慢鼓泡情況下，該半徑也可由拉普拉斯方程r＝2σ/Δp計(jì)算得到；同時(shí)，根據(jù)拉普拉斯方程，由曝氣孔半徑也可計(jì)算出泡壓差。

在實(shí)際曝氣過(guò)程中，由于曝氣速率比較快，曝氣孔所曝出的氣泡半徑比曝氣孔半徑要大。氣泡最終會(huì)脫離曝氣孔，成為多相流中的游離氣泡，此時(shí)其氣泡的脫離直徑可由下式計(jì)算：

D⁽ⁿ⁾:氣泡脫離直徑的n次迭代值，m；d₀:曝氣孔直徑，m；σ:表面張力，N·m^-1；

ω₀:曝氣孔氣流速度，m·s^-1；v:液體運(yùn)動(dòng)粘度，m²·s^-1；ρ_L:液體密度，kg·m^-3；

g:重力加速度，m·s^-2

由上式可以看出，對(duì)于水等料液，由于其粘度小，即使在大流量下，也可忽略粘度影響，對(duì)于高粘度流體(比水大500～800倍)，則粘性項(xiàng)不僅不能忽略，而且可以成為決定氣泡尺寸的重要因素；當(dāng)氣速大，如4m·s-1時(shí)，慣性項(xiàng)已占主要地位，不可忽略；高氣速下氣泡尺寸與表面張力無(wú)關(guān)，但氣速小時(shí)表面張力將占主導(dǎo)；在小氣流量下摩擦阻力小，可以忽略。

顯然，在特定料液體系、曝氣孔道和操作條件基礎(chǔ)上，曝出的氣泡直徑將會(huì)因?yàn)榫鄄⒍兇?。例如?.5m·s^-1氣速下，曝氣孔孔徑在0.4mm(毛細(xì)孔)到6.0mm(曝氣管)之間時(shí)，脫離氣泡直徑為0.16cm到1.1cm。當(dāng)曝氣孔的間距較小時(shí)，相鄰曝氣孔曝出的氣泡會(huì)因?yàn)橄嗷D壓而進(jìn)一步聚并變大。單一減小曝氣孔徑在減小氣泡尺寸同時(shí)，會(huì)增大曝氣壓力；增大氣孔間距，又會(huì)減小曝氣器表面的空隙率，導(dǎo)致氣體曝氣量變小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，本發(fā)明提供一種能夠有效減小曝入氣泡的平均尺寸，提高氣體在液相中的分散效果的用氣液混合的供氣裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于氣液混合的供氣裝置，具有產(chǎn)生氣泡的曝氣頭、與曝氣頭相連而通入氣體的輸氣管道，所述的曝氣頭上開(kāi)設(shè)有孔徑為0.1μm～0.1m的氣體通道，所述曝氣頭外部設(shè)有用于流過(guò)液相流體而將曝氣頭產(chǎn)生的氣泡快速分散的導(dǎo)流筒，所述導(dǎo)流筒與曝氣頭的曝氣面之間的間隙為0.5mm～0.5m，氣體通道產(chǎn)生的氣泡排出方向與導(dǎo)流筒內(nèi)液相流體的流動(dòng)方向垂直或近垂直。

所述的導(dǎo)流筒可以是直筒、彎筒或變徑筒，以滿足多范圍使用要求。

還可以，在導(dǎo)流筒內(nèi)位于液相流流過(guò)曝氣頭后部位置設(shè)置有可促進(jìn)氣泡進(jìn)一步分散的擋板、變徑板或攪拌器；相應(yīng)地，在導(dǎo)流筒內(nèi)位于液相流流過(guò)曝氣頭前部位置設(shè)置有可提高曝氣頭表面錯(cuò)流效果的液流推進(jìn)器，從而達(dá)到最佳的分散效果，促進(jìn)氣液充分混合。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)導(dǎo)流筒內(nèi)液相流體在曝氣頭表面產(chǎn)生的錯(cuò)流作用，將曝氣頭表面產(chǎn)生的氣泡迅速分散，通過(guò)曝氣頭孔徑大小可有效控制曝入氣體的尺寸，從而提高氣體在液相中的分散效果。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖中：1.曝氣頭 2.輸氣管道 3.導(dǎo)流筒

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。