一种高压对冲淹没射流空化反应器制造技术

本发明专利技术提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器，其包括：腔体主体、N条管路、高压喷嘴、腔体上盖，腔体主体的底部具有出水孔，用于排出经过净化的流体；N条管路的每条管路通过腔体主体侧壁上的第一通孔部分伸入腔体主体内部，其中N≥2；高压喷嘴安装在每条管路的伸入腔体主体内部的一端；腔体上盖安装在腔体主体的上方。本发明专利技术可以提高水力空化强度、提高有机污水处理效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高压对冲淹没射流空化反应器
本专利技术属于液体空化发生装置研究
，特别涉及一种综合利用水力空化和淹没对冲空化射流技术显著提高有机废水处理效果的高压对冲淹没射流空化反应器。
技术介绍
随着国家经济建设和社会的快速发展，城市规模与人口数量不断扩大，废水排放量与日俱增，水中有害化学物质和难降解有机物逐年增多，传统水处理方法已无法满足新的环保要求，迫切需要研发新型废水处理方法与技术工艺。空化氧化法作为难降解有机废水处理方法不仅可有效去除许多难降解物质和有毒物质，而且还具有无二次污染、反应装置简单等诸多优点，是近年来比较受关注的新型水处理方法。空化现象是指当液体内部局部压力降低至液体温度对应的饱和蒸气压时，在液体中或液固界面上蒸汽或气体空穴(空化泡)形成、生长及溃灭的过程。科学研究表明，空化泡急速溃灭瞬间在液体介质中会形成局部高温高压环境，并伴有强烈冲击波和高速射流，同时释放出1～1018kW/m3的高密度能量，该能量能够使空化泡内部蒸汽在高温、高压下发生分裂解反应，产生高活化性的羟自由基·OH和强氧化剂H2O2。空化泡溃灭所形成的射流使这些自由基和氧化剂扩散到空化泡周围液体中，，从而与液体中的有机污染物发生氧化反应，将水中大多数有机污染物氧化降解成为无害物质，实现污水处理。空化泡溃灭形成的强大剪切力也可使大分子主链上的碳键断裂以及破坏微生物细胞壁，从而达到降解高分子和使微生物失活的作用，实现水质的净化。关于空化水处理技术，目前研究较多的是超声空化和水力空化，超声空化经过多年研究探索，其实验室技术已基本成熟，但由于能量利用率较低，空化作用区域小等问题，其规模化应用受到很大限制，难以实现工业化。相比之下，水力空化具有反应装置简单、能耗低以及易于规模化应用等优点，相关研究已成为国内外学者关注的热点。水力空化技术比超声空化技术更有优势，但水力空化具有空化强度低的缺点，对于一些难降解的有机污染物去除能力并不强。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，为了克服传统水力空化技术所存在的不足，本专利技术提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器，以提高水力空化强度、提高有机污水处理效果。对冲射流是强化相间传质传热过程最有效手段之一。将对冲射流和空化过程耦合，利用外部动力与喷嘴内部的特殊构造将两股或多股水射流射出并在撞击面发生高速对撞，造成空化效应形成空化撞击区。空化作用造成的瞬间局部高温高压、微射流和冲击波对化学反应的进行提供了良好理化环境，提高化学反应速率，提供化学反应动力；而高速的水射流对撞造成强烈湍动的撞击流流场结构，使流场中的宏、微观混合和压力波动特性得到提高。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器，其包括：腔体主体、N条管路、高压喷嘴、腔体上盖，腔体主体的底部具有出水孔，用于排出经过净化的流体；N条管路的每条管路通过腔体主体侧壁上的第一通孔部分伸入腔体主体内部，其中N≥2；高压喷嘴安装在每条管路的伸入腔体主体内部的一端；腔体上盖安装在腔体主体的上方。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术高压对冲淹没射流空化反应器至少具有以下有益效果其中之一：(1)本专利技术将对冲射流和空化过程耦合，使得本专利技术空化强度高、运行成本低、有机污染物处理能力强；(2)本专利技术通过法兰后端管路安装的高压球阀，调节射流类型，使得本专利技术适用范围广；(3)本专利技术可以通过改变喷嘴后端与管路的螺纹旋拧圈数，调节喷嘴之间距离改变对冲射流强度；(4)本专利技术可以实现空化流场的可视化观察。附图说明图1为本专利技术实施例高压对冲淹没射流空化反应器的结构示意图。图2为图1中腔体主体的结构示意图。图3为图1中高压喷嘴的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的示例性实施例中，提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器。图1为本专利技术实施例高压对冲淹没射流空化反应器的结构示意图。如图1所示，本专利技术高压对冲淹没射流空化反应器包括：腔体主体、管路、进口高压法兰、高压喷嘴、腔体上盖、腔体下盖、透明视窗、视窗盖板、和透光底板。如图2所示，图2为图1中腔体主体的结构示意图。腔体主体可以为一立方体结构，其边长为220mm，内部车有边长为150mm的立方体空腔，为增加其承压能力，内部立方体空腔的四个接触面车有倒角，倒角半径可以为20mm，通过倒角可增加腔体主体的承压能力，腔体主体设计最高承压可以为30MPa。腔体主体的侧壁上设有第一通孔(优选为圆孔，D35通孔)，可使得安装有高压喷嘴的管路通过第一通孔安装在腔体主体内部。作为一种具体实施方式，第一通孔的个数为4个，分别位于立方体结构的腔体主体的四个侧壁的中心位置，第一通孔的个数应与管路的条数相对应，如果设有N条管路(N≥2)，那么第一通孔的个数应该为N个。本领域技术人员应当清楚，腔体主体为一立方体结构，是一种优选方式，腔体主体也可以为长方体、圆柱体等其他形状的容器结构，只要是能够进行空化反应的容器即可。腔体主体的底部具有第二通孔和出水孔，第二通孔为两阶梯型通孔，第二通孔可以为两个，并且为矩形，上台阶围成的矩形尺寸为100×30×25mm，下台阶围成的矩形尺寸为110×40×25mm，第二通孔用以安装透光底板，具体地，透光底板安装在第二通孔的下台阶围成的矩形中；出水孔可以为圆形的G1/2螺纹通孔，并且位于腔体主体底部的中心位置，用于排出经过净化的液体。进口高压法兰可以为4个，通过螺栓与腔体主体固定连接，具体的，腔体主体侧壁面车有M10×6内螺纹孔，与进口高压法兰的螺纹孔对准，通过螺栓连接固定。进口高压法兰与腔体主体侧壁面之间安装有环形密封圈，进口高压法兰两端焊接有管路，分别为第一管路和第二管路，高压液体通过第一管路和第二管路进入喷嘴形成空化。在第一管路上安装有高压球阀，通过调节高压球阀，既可以控制流量，又可以关闭1-3个高压球阀，形成单射流、90度角双对冲射流、180度角双对冲射流、三对冲射流和四对冲射流等不同方式的撞击流。第二管路通过螺纹连接与高压喷嘴相连，可通过调节螺纹旋拧圈数，调节高压喷嘴之间的距离。第二管路车有M22外螺纹，与高压喷嘴螺纹连接。如图3所示，图3为图1中高压喷嘴的结构示意图。高压喷嘴可以为4个，每个高压喷嘴包括喷嘴前端、中心限流孔、和喷嘴后端。喷嘴后端的一端车有内螺纹，通过螺纹连接固定在第二管路上，喷嘴后端的另一端车有外螺纹，通过螺纹连接与喷嘴前端相连。喷嘴后端内部形成渐缩形流道，待空化的液体通过渐缩形流道后流速逐渐增加，压力逐渐降低，产生大量空化泡。喷嘴前端的一端车有内螺纹，同喷嘴后端固定，喷嘴前端的另一端车成阶梯型结构，以减小两相邻高压喷嘴彼此干扰，便于调节高压喷嘴之间的距离。喷嘴前端内部形成渐扩行流道，空化后的液体流经渐扩形流道后流速降低，压力增加，空化泡溃灭。中心限流孔安装在喷嘴前端和喷嘴后端之间，当喷嘴后端的外螺纹和喷嘴前端的内螺纹紧固后，可以使得中心限流孔固定在两者之间。在本实施例中，喷嘴后端总长度42mm，一端车有M22内螺纹，另一端车有M22外螺纹，其内部为渐缩形流道，长度12mm，入口截面直径3mm，出口截面直径1mm；喷嘴中心限流孔外径12mm，厚度5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压对冲淹没射流空化反应器，其包括：腔体主体，其底部具有出水孔，用于排出经过净化的流体；N条管路，每条管路通过腔体主体侧壁上的第一通孔部分伸入腔体主体内部，其中N≥2；高压喷嘴，安装在每条管路的伸入腔体主体内部的一端；腔体上盖，安装在腔体主体的上方。

【技术特征摘要】
1.一种高压对冲淹没射流空化反应器，其包括：腔体主体，其底部具有出水孔，用于排出经过净化的流体；N条管路，每条管路通过腔体主体侧壁上的第一通孔部分伸入腔体主体内部，其中N≥2；高压喷嘴，安装在每条管路的伸入腔体主体内部的一端；腔体上盖，安装在腔体主体的上方。2.根据权利要求1所述的高压对冲淹没射流空化反应器，其中，所述每条管路包括第一管路和第二管路，通过焊接固定到高压法兰的两端，高压法兰固定在腔体主体的侧壁上；其中，所述高压喷嘴安装在第二管路的一端。3.根据权利要求2所述的高压对冲淹没射流空化反应器，其中，还包括：高压球阀，其安装在所述第一管路上，用于控制流体的流量或者控制射流模式。4.根据权利要求2所述的高压对冲淹没射流空化反应器，其中，所述高压喷嘴与第二管路的一端采用螺纹连接方式，通过调节螺纹旋拧圈数，调节高压喷嘴之间的距离。5.根据权利要求2所述的高压对冲淹没射流空化反应器，其中，还包括：透光底板，安装在所述腔体主体底部的第二通孔中，用于允许外界光源进入腔体主体内部；透明视窗，固定在所述腔体上盖上方，用于观察腔体主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡军，陶跃群，刘斌，淮秀兰，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11