【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于清洁和环保，尤其涉及一种水力剪切式微纳米气泡发生器和微纳米气泡发生方法。
技术介绍
1、微纳米气泡技术是一种新兴的环境友好型清洁技术，在近十年来越来越受到多个国家的重视。目前，微纳米气泡技术已经逐渐应用于水处理、医疗、食品加工和清洗等领域，并发挥了很好的作用。根据细气泡工业协会(fbia)于2017年制定的iso标准(iso/tc 281/wg1)所规定，微纳米气泡为直径小于100μm的一类聚簇气泡，包括微米气泡(直径1-100μm)和纳米气泡(直径小于1μm)。
2、微纳米气泡由于特殊的几何尺寸，相较于普通气泡，其具有与众不同的物化特性：除了气泡固有的疏水特性之外，微纳米气泡能够在水相中停留存在更长的时间；同时具有更大的比表面积，使得其气液界面具有负电荷的特性；在过去的研究中还发现，在外界刺激条件的存在下微纳米气泡会发生破裂，气液界面消失伴随着周围环境剧烈改变产生的化学能，促使自由基的生成。由于上述特征，微纳米气泡技术被认为在清洗领域具有很大的应用潜力。目前，微纳米气泡作用于清洗的研究已有很多，包括清洗颜料、金属表面污染物、带有润滑油的不锈钢件、水果蔬菜、反渗透膜、微滤膜、光刻胶等不同物质。另外还有包括超声波、光催化氧化与微米气泡联用的清洗技术，都取得了不错的效果。因此，微纳米气泡可以作为一种新型清洗技术，有望减少表面活性剂的使用，从而能够大大减少碳排，保护环境。
3、微纳米气泡技术能够被良好应用的关键在于微纳米气泡发生技术的高效制备。现存的微纳米气泡发生手段包括：1)通过液流作用使气相发
4、空化现象是由于液体中局部压力降低时，液体内部或固液界面上蒸汽或者气体空穴(空化核)爆发性生长、发展和溃灭的现象。水中气核的存在状态是影响空化初生的重要因素，没有空化核的液体是不能空化的。理论研究表明，不同的气核尺寸和数量具有不同的空化起始条件以及不同的发育和溃灭过程，相同压力场下，气核数量越多，初生空化数越大，空化的可能性越大。但是长期以来因气泡测定手段和播核技术的限制，空化核仅被认为是微气泡组成的，而空化核的数量控制也停留在核多或核少的粗放水平上，也尚未有人提出采用纳米气泡作为空化核。
5、基于此，本专利技术设计了一种水力剪切式微纳米气泡发生器，以求在现有基础上解决发生器产生的微纳米气泡浓度和尺寸均匀性低的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种水力剪切式微纳米气泡发生器，能够在提高微纳米气泡产生浓度的情况下，保持微纳米气泡的粒径具有较高的均一性，来解决上述
技术介绍
提到的至少一个缺点。
2、本专利技术实施例是这样实现的，一种水力剪切式微纳米气泡发生器，该水力剪切式微纳米气泡发生器包括：播核设备、水力剪切器和控压设备；
3、所述水力剪切器的进水口通过第三管路接通播核设备，所述水力剪切器的出水口接通第四管路作为出水管路；
4、所述播核设备用于产生具有纳米气核的混合液并输送，所述水力剪切器基于文丘里效应使所述播核设备输送的混合液产生微纳米气泡；
5、所述控压设备设置在所述第四管路，用于将所述水力剪切器后端指定距离处的压力维持在第二阈值压力范围，以发生二次文丘里效应。
6、进一步地，所述播核设备包括混合加压单元、多级释压单元和储水单元中的部分或全部，并配置为：
7、所述混合加压单元直接接通所述水力剪切器的进水口，或者，所述混合加压单元通过所述多级释压单元或储水单元接通所述水力剪切器的进水口；
8、其中，所述混合加压单元用于产生高于第一气体的饱和蒸气压的混合液，并输送至所述多级释压单元或储水单元；所述多级释压单元能够通过多级释压使得所述混合液中的纳米气泡的浓度增大；所述储水单元用于中转或直传所述的混合液给所述水力剪切器。
9、进一步地，所述混合加压单元包括混合腔，所述混合腔设置有进水端口、进气端口和出水端口，所述进水端口通过第一管路连接有液源，所述进气端口接通有气源，所述出水端口通过第二管路连接所述储水单元或所述多级释压单元；所述第一管路与所述储水单元之间连接有第五管路，所述第五管路上设置有第三阀门，所述第三阀门用于控制所述第五管路的通断。
10、进一步地，所述多级释压单元包括两级以上的释压管路，各所述释压管路上设置有数量不等的释压结构件。
11、进一步地，所述多级释压单元包括有一个或多个释压结构件串联的释压管路。
12、进一步地，所述水力剪切器包括文丘里管；
13、其中所述文丘里管包括依次连通的收缩段、喉管部和扩散段；
14、或者，所述文丘里管包括直管通道、挡片，所述挡片设置在所述直管通道的中部以形成收缩段、喉管部和扩散段。
15、进一步地，所述水力剪切器设置有旁路接口，所述旁路接口接通有旁路气源，该旁路气源用于使所述水力剪切器内的压力维持在第一阈值压力范围；
16、所述控压设备包括水压控制装置或另一文丘里管；
17、所述水压控制装置设置在所述水力剪切器后端指定距离处；
18、各所述文丘里管之间串联连接。
19、进一步地，所述第二管路、第三管路、第四管路上设置有压力表，第三管路上设置有水泵；所述第一管路、第二管路上设置有阀门和流量计，所述流量计分为气体流量计和液体流量计。
20、进一步地，所述播核本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，该水力剪切式微纳米气泡发生器包括：播核设备(400)、水力剪切器(500)和控压设备(600)；
2.根据权利要求1所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述播核设备(400)包括混合加压单元(100)、多级释压单元(200)和储水单元(300)中的部分或全部，并配置为：
3.根据权利要求2所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述混合加压单元(100)包括混合腔，所述混合腔设置有进水端口、进气端口和出水端口，所述进水端口通过第一管路连接有液源，所述进气端口接通有气源，所述出水端口通过第二管路连接所述储水单元(300)或所述多级释压单元(200)；所述第一管路与所述储水单元(300)之间连接有第五管路，所述第五管路上设置有第三阀门(K3)，所述第三阀门(K3)用于控制所述第五管路的通断。
4.根据权利要求2所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述多级释压单元(200)包括两级以上的释压管路，各所述释压管路上设置有数量不等的释压结构件。
5.根据权利要求2所述的
6.根据权利要求1或2所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述水力剪切器(500)包括文丘里管；
7.根据权利要求6所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述水力剪切器(500)设置有旁路接口，所述旁路接口接通有旁路气源，该旁路气源用于使所述水力剪切器(500)内的压力维持在第一阈值压力范围；
8.根据权利要求3所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述第二管路、第三管路、第四管路上设置有压力表(P1，P2，P3，P4)，第三管路上设置有水泵(401)；所述第一管路、第二管路上设置有阀门(K1，K2)和流量计，所述流量计分为气体流量计(G2)和液体流量计(G1)。
9.根据权利要求1所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述播核设备(400)包括混合加压单元(100)；
10.一种微纳米气泡发生方法，其特征在于，用于如权利要求1-9任一所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，该水力剪切式微纳米气泡发生器包括：播核设备(400)、水力剪切器(500)和控压设备(600)；
2.根据权利要求1所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述播核设备(400)包括混合加压单元(100)、多级释压单元(200)和储水单元(300)中的部分或全部，并配置为：
3.根据权利要求2所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述混合加压单元(100)包括混合腔，所述混合腔设置有进水端口、进气端口和出水端口，所述进水端口通过第一管路连接有液源，所述进气端口接通有气源，所述出水端口通过第二管路连接所述储水单元(300)或所述多级释压单元(200)；所述第一管路与所述储水单元(300)之间连接有第五管路，所述第五管路上设置有第三阀门(k3)，所述第三阀门(k3)用于控制所述第五管路的通断。
4.根据权利要求2所述的水力剪切式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述多级释压单元(200)包括两级以上的释压管路，各所述释压管路上设置有数量不等的释压结构件。
5.根据权利要求2所述的水...
【专利技术属性】
技术研发人员：李攀，黄超，刘思成，沈俊伯，王学琳，胡楠，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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