微纳米曝气装置及系统

图2-1是自行设计的微纳米气泡发生装置系统图，其结构简图如图2-2所示，主要包括以下装置构成。空压机：V-0.17/8，排气量17m3min，额定压力8kg/cm2，电机功率1.5KW，福建泉州力达机械有限公司；污水污物潜水泵：WQD10-10-0.75、转速2860r/min、流量10m3/h、扬程10m，浙江奇峰泵业有限公司；浮子流量计：型号LZS-50D，流量范围0～10m3/h，精度±2%，祥云流量仪表厂；可调气体面板式流量计：型号LZT-15T，流量范围0.6～6.0m3/h，上海天川仪表厂；溶氧仪：WTW3510 IDS SET4，测量范围0.0～60.0mg/L，精度(0-15.0mg/L)±0.2mg/L；(15-60mg/L)±10%。

微纳米曝气增氧装置系统核心的部件变螺距螺旋切割装置构造如下：变螺距螺旋切割装置又称静态螺旋切割装置，是因为它无需额外的旋转动力装置，切割腔采用变螺距设计，即由液体入口的大螺距过渡为液体出口的小螺距（如图2-3所示）

切割腔的变螺距设计模拟了气泡运动轨迹，与徐小姿和董峰等人数值模拟气泡水中上升轨迹在三维视图内螺旋上升，在二维视角呈“S”的结果吻合，使气泡在切割腔内的运动过程能耗较小。芯腔是由切割片螺旋叠加形成，流域周边是切割叶片螺旋叠加形成的梯形刃口。

轴件上凹槽的走向与阶梯型刃口边缘线完全一致，见图2-5所示，符合以下方程2-1：

式中：

D ——中心轴直径，本文取0.05m；

t ——变螺距螺旋叶片组件上任一点的扭转角度；

m ——变螺旋系数，0<m<1，本文取0.5；

b ——其值为，其中组件长度L本文取0.3m。

螺旋切割装置内部腔芯由1500个厚度0.2mm的切割叶片（如图2-4）按照螺旋线方程通过轴件（如图2-5）一片片串起叠加形成变螺距螺旋孔道，孔道边缘形成阶梯型刃口。由于切割叶片形状类似十字型，因此又将整个腔体分成4个小切割空间。

图2-3为静态螺旋切割装置，主要有外管道和芯腔两部分组成，气液两相流在管道内在一定的压力作用下从图2-3左侧的导流锥流入，气液两相流在一定的压力作用下便有了流速，当流经空间螺旋曲面时，两相流中的气泡便受到阶梯状表面的剪切力，由于是螺旋切割腔，气泡混合在液体中在向前流动的过程中，在一定的流动场和离心力的作用下。气泡和水混合液受到阶梯状切割刃的剪切力，可实现气泡切割细化，氧气大气泡可切割成微纳米气泡。方法绿色环保、不易堵塞、高效低耗且生产成本远低于溶气释气和微孔管技术。

由于变螺距螺旋切割装置的特点以及静态切割的原理，为了保证试验效果，试验过程中要满足管道内的液体在一定的压力条件下通过螺旋切割腔，使其具备一定的流速。切割腔体是由离散化切割叶片螺旋叠加而成的，表面呈阶梯状，气液两相流在一定流速下经过切割腔体时，表面会受到强力剪切，同时在切割腔里也会形成旋流场，形成马格纳斯力，气液两相流在切割腔内螺旋流动，使得气液两相流能够充分与切割腔表面接触，即可实现气体和水的微纳米量级的切割细化和混合，消耗能量极少。

微纳米曝气增氧装置系统运行原理为：通过低功率水泵使水箱内的水流至气液混合装置的外腔，而气体则通过空气压缩机经软质橡胶管导至布满圆形微孔（直径为2mm）的内腔，由于气压大于液体压力，气体经圆形微孔进入外腔与液体混合，液体由于腔体的阻挡，发生绕流运动，并且雷诺数增大，液体紊动加剧，由于水体的剪切作用，气体液体充分混合，形成较均匀分散的气液混合物，然后气液混合物由于液体压力进入核心装置，核心装置也即变螺距螺旋切割装置。流经变螺距螺旋切割装置的氯液混合物，经过变螺距螺旋切割腔的切割角度变化和阶梯形的刃口的切割作用，产生混合均匀的细分子化气液混合物，气液混合物包含微纳米气泡。

本文摘录自：https://www.doc88.com/p-3718460862482.html?r=1