[發明專利]一種用于氣泡發生裝置的波瓣混射芯管及氣泡發生方法

有效

• 申請號: 202110082205.9
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112915932B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 許蕭;王俊杰;楊強;王威
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明

1.一種用于氣泡發生裝置的波瓣混射芯管，所述氣泡發生裝置包括用于預分布氣液相進料的氣體預分布管、液體預分布管，其特征在于，所述波瓣混射芯管包括位于所述波瓣混射芯管底部，軸向向上的混射芯管液體進口、位于所述波瓣混射芯管底部側壁，徑向向內的混射芯管氣體進口和位于所述波瓣混射芯管頂部，為波瓣形狀的波瓣混射口；其中所述混射芯管液體進口、混射芯管氣體進口分別與所述液體預分布管、氣體預分布管連通；所述波瓣混射口由數個波瓣互相連接而成，所述波瓣混射口出口的截面形狀為圍繞一個中心圓形的互相連接的數個瓣形；所述波瓣混射口出口的瓣形區域用于產生微細尺度氣泡，中心圓形區域用于產生中尺度氣泡；相鄰的所述波瓣相交于一條溝槽直線，所述溝槽直線與所述波瓣混射口和所述波瓣混射芯管的交匯處相交于一交點，所述交點與相鄰任一波瓣的頂點的連線與所述溝槽直線的夾角為第一夾角β，所述第一夾角β為20°-25°；所述溝槽直線于所述波瓣混射口出口的端點與所述中心圓形的圓心連線，和相鄰的任一波瓣頂點與所述中心圓形的圓心連線的夾角為第二夾角α，所述第二夾角α為30°-35°；所述瓣形的瓣形長度L與兩個相鄰的所述溝槽直線于所述波瓣混射口出口的端點的距離C的比值為1.2-1.5；所述瓣形的瓣形長度L與中心圓形的直徑D的比值為0.1-1。

2.根據權利要求1所述的波瓣混射芯管，其特征在于，所述波瓣的數量為4-10個。

3.根據權利要求1所述的波瓣混射芯管，其特征在于，所述波瓣混射芯管內位于所述波瓣混射口下方，設置有第一混射口，用于預先產生初始的氣泡并為波瓣混射出口分散提供動能。

4.根據權利要求3所述的波瓣混射芯管，其特征在于，所述第一混射口為漸縮型的第一混射口，所述混射芯管液體進口上方設置一直徑漸縮的液體射流口，用于射流進料的液體，所述液體射流口的漸縮角η為10°-25°；所述液體射流口和波瓣混射口之間設置所述直徑漸縮的第一混射口，所述第一混射口的漸縮角γ為15°-30°；所述第一混射口出口的橫截面積與所述波瓣混射口出口的橫截面積相等，所述第一混射口出口與所述波瓣混射口出口的間距為50-150mm。

5.根據權利要求3所述的波瓣混射芯管，其特征在于，所述第一混射口為漸擴型的第一混射口，所述混射芯管液體進口上方依次連接直徑漸縮的液體射流口，圓柱狀的喉管段和直徑漸擴的第一混射口；所述第一混射口的漸擴角Ω為30°-45°；所述喉管段的長度為20-100mm，所述喉管段設有對稱的開孔，用于引入由所述混射芯管氣體進口通入的氣體，與液體在喉管段混合，所述開孔的數量為2-8個，孔徑大小為0.5-3mm。

6.利用上述權利要求3-5中任一具有波瓣混射芯管的氣泡發生裝置產生氣泡的方法，其特征在于，步驟為：

（1）參與氣液反應的氣體與液體分別經所述氣體預分布管和所述液體預分布管預分布后由所述混射芯管氣體進口和混射芯管液體進口及液體射流口進入所述波瓣混射芯管；

（2）進入波瓣混射芯管的氣體和液體在所述波瓣混射芯管內或所述喉管段內混合，由所述第一混射口產生初始的氣泡；

（3）帶有初始氣泡的氣液混合物經由所述波瓣混射口噴射產生分形氣泡，其中所述波瓣混射口出口的瓣形區域產生微細尺度氣泡，中心圓形區域產生中尺度氣泡。

7.根據權利要求6所述的產生氣泡的方法，其特征在于，所述液體射流口出口端的表觀液體速度為5-35m/s，所述混射芯管氣體進口的氣體進料速度為20-50m/s，氣液比為5:1-15:1。