專利名稱：文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，廢水成分越來越復(fù)雜，并含有大量的有毒有害物質(zhì)，傳統(tǒng)的廢水處理方法已經(jīng)很難達到最新的廢水排放標準，現(xiàn)有的物化法又存在反應(yīng)裝置復(fù)雜、處理成本過高的缺點。新型的廢水處理技術(shù)正萌芽而生，水力空化正是其中之一。液體速度提高時，其壓力會下降，當(dāng)壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時，液體發(fā)生空化形成大量空泡，空泡隨液體流動形成了兩相流動。當(dāng)流動的壓力增大時，空泡潰滅形成微射流、沖擊波并在極短時間內(nèi)釋放巨大的能量。在這種高能量作用下液體裂解為活性氫原子和羥基自由基，重組形成過氧化氫，自由基團具有強氧化性，可以有效地降解復(fù)雜有機物，生物難降解物等。水力空化具有獨特的優(yōu)點:(1)反應(yīng)條件容易控制；(2)產(chǎn)生空化效率較高；(3)產(chǎn)生空化所使用的設(shè)備簡單 ；(4)反應(yīng)器的維護成本非常低。考慮到文丘里管、多孔板均能產(chǎn)生空化效應(yīng)，我們將其不同組合加以利用，一種是文丘里管接多孔板，另一種是多孔板接文丘里管。關(guān)于此種組合的水力空化裝置，迄今尚未見有文獻報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有廢水處理方法難以達到廢水排放標準、物化法裝置復(fù)雜處理成本過高等缺點，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、耗材少且操作方便、維護費用低的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，包括文丘里管和戽斗式多孔板裝置，其特征在于:所述文丘里管與所述戽斗式多孔板裝置連接，所述文丘里管是由順序連接的收縮段、喉部直管段和擴散段組成；液體在文丘里管的收縮段中加速而使壓力下降，在喉部直管段中當(dāng)所述液體壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化，空泡隨水流繼續(xù)往前流動，在文丘里管的擴散段壓力再次升高空泡潰滅；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均為方形斷面，所述喉部直管段的兩側(cè)和頂部設(shè)有便于觀測的第一有機玻璃，所述喉部直管段的底部設(shè)有第一活動鋼板，所述第一活動鋼板上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔。進一步，所述戽斗式多孔板裝置包括戽斗式多孔板和方形斷面觀測段，所述戽斗式多孔板伸入所述觀測段內(nèi)部；所述多孔板上設(shè)有孔口，液體流經(jīng)所述孔口時形成高速射流，當(dāng)所述高速射流壓力降至所述液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力時形成空泡，所述空泡在所述觀測段內(nèi)生長和潰滅；所述觀測段的兩側(cè)及頂部設(shè)有便于觀測的第二有機玻璃，所述觀測段的底部設(shè)有第二活動鋼板，所述第二活動鋼板上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔；當(dāng)所述文丘里管的擴散段與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的收縮段通過圓方接頭與管路連接，所述觀測段上游端與文丘里管的擴散段連接，下游端通過方圓接頭與管路連接；當(dāng)所述文丘里管的收縮段與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的擴散段通過方圓接頭與管路連接，所述觀測段上游端通過圓方接頭與管路連接，下游端與文丘里管的收縮段連接。進一步，所述孔口的形狀是圓形、等邊三角形、方形中的一種或兩種以上的任意組合。
進一步，所述孔口的布置采用矩陣式和交錯式分布。進一步，所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分別設(shè)置有用于觀測和控制水力空化反應(yīng)室壓力的壓力表和控制閥。進一步，所述文丘里管與戽斗式多孔板裝置的先后位置可以對調(diào)。本發(fā)明專利的技術(shù)構(gòu)思是:液體在文丘里管的收縮段中加速而使壓力下降，當(dāng)液體壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化，空泡隨水流繼續(xù)往前流動，在擴散段壓力再次升高空泡潰滅。水流繼而往下游，再經(jīng)過多孔板形成多股高速射流，當(dāng)高速射流壓力降至所述液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力時形成空泡，所述空泡在觀測段內(nèi)再次發(fā)生潰滅。液體在此裝置中連續(xù)兩次發(fā)生空化效應(yīng)，伴隨著空泡潰滅的瞬間形成沖擊波和微射流，產(chǎn)生超高溫超高壓，在這種極端條件下產(chǎn)生的物化效應(yīng)用于處理難生物降解廢水等工業(yè)用途。本發(fā)明的工作原理是:1、一種是水流先經(jīng)過文丘里管段再經(jīng)過多孔板段，具體是水流先經(jīng)過圓方接頭，進入方形斷面的文丘里管收縮段形成高速水流，在喉部直管段當(dāng)水流壓力降至相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化形成空泡，隨流進入文丘里管的擴散段因壓力升高使空泡潰滅，發(fā)生第一次空化。繼而水流流入多孔板加速而壓力下降再次形成空泡，并以多股高速射流形式在多孔板下游擴散過程中減速使壓力升高，空泡潰滅，發(fā)生第二次空化。最后水流由水力空化反應(yīng)室后段的方圓接頭流出。2、另一種是水流先經(jīng)過多孔板再經(jīng)過文丘里管，具體為水流經(jīng)過圓方接頭，以方形斷面進入多孔板形成多股高速射流，水流在多孔板中加速而壓力下降，當(dāng)水流壓力降至相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化形成空泡，以多股射流形式在觀測段擴散過程中減速使壓力升高，空泡潰滅，發(fā)生第一次空化。繼而水流流入文丘里管的收縮段形成高速水流，水流壓力下降，在喉部直管段形成空泡，流入壓力升高的擴散段使空泡潰滅，發(fā)生第二次空化。最后水流由方圓接頭流出。本發(fā)明的顯著效果體現(xiàn)在:用文丘里管與多孔板的不同組合使液體連續(xù)兩次發(fā)生水力空化，有利于降解不同性質(zhì)的難降解污染物；結(jié)構(gòu)簡單、耗材少、操作方便、維護費用低；采用戽斗式多孔板設(shè)計，便于可視化觀測；孔口布置為矩陣式和交錯式，有利于強化水力空化的效應(yīng)。


圖1是本發(fā)明的正視圖；圖2為本發(fā)明的俯視圖3為本發(fā)明文丘里管的正視圖；圖4為本發(fā)明文丘里管的俯視圖；圖5為本發(fā)明戽斗式多孔板圖；圖6為本發(fā)明觀測段的正視圖；圖7為本發(fā)明觀測段的俯視圖；圖8為圖6的A-A剖面結(jié)構(gòu)圖；圖9a為本發(fā)明直徑d=5.00mm、16孔的圓形孔口多孔板布置圖；圖9b為本發(fā)明直徑d=5.0Omm,25孔的圓形孔口多孔板布置圖；圖9c為本發(fā)明直徑d=3.0Omm,25孔的圓形孔口多孔板布置圖；圖9d為本發(fā)明直徑d=3.0Omm,49孔的圓形孔口多孔板布置圖；圖1Oa為本發(fā)明邊長b=4.43mm、16孔的方形孔口多孔板布置圖；圖1Ob為本發(fā)明邊長b=4.43mm,25孔的方形孔口多孔板布置圖；圖1Oc為本發(fā)明邊長b=2.66mm,49孔的方形孔口多孔板布置
圖1Od為本發(fā)明邊長b=2.66mm,25孔的方形孔口多孔板布置圖；圖1la為本發(fā)明邊長a=4.04mm,25孔的等邊三角形孔口多孔板布置圖；圖1lb為本發(fā)明邊長a=4.04mm,49孔的等邊三角形孔口多孔板布置圖；圖1lc為本發(fā)明邊長a=6.73mm、16孔的等邊三角形孔口多孔板布置圖；圖1ld為本發(fā)明邊長a=6.73mm、25孔的等邊三角形孔口多孔板布置圖；圖12為本發(fā)明混合式孔口多孔板布置圖。
具體實施例方式參照圖1至圖12，文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，包括文丘里管和戽斗式多孔板裝置，所述文丘里管與所述戽斗式多孔板裝置連接，所述文丘里管是由順序連接的收縮段1、喉部直管段2和擴散段3組成；液體在文丘里管的收縮段I中加速而使壓力下降，在喉部直管段2中當(dāng)所述液體壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化，空泡隨水流繼續(xù)往前流動，在文丘里管的擴散段3壓力再次升高空泡潰滅；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段2均為方形斷面，所述喉部直管段2的兩側(cè)和頂部設(shè)有便于觀測的第一有機玻璃7，所述喉部直管段2的底部設(shè)有第一活動鋼板11，所述第一活動鋼板11上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔6。進一步，所述戽斗式多孔板裝置包括戽斗式多孔板4和方形斷面觀測段5，所述戽斗式多孔板4伸入所述觀測段5內(nèi)部；所述多孔板4上設(shè)有孔口，液體流經(jīng)所述孔口時形成高速射流，當(dāng)所述高速射流壓力降至所述液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力時形成空泡，所述空泡在所述觀測段5內(nèi)生長和潰滅；所述觀測段5的兩側(cè)及頂部設(shè)有便于觀測的第二有機玻璃8，所述觀測段的底部設(shè)有第二活動鋼板12，所述第二活動鋼板12上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔6 ;當(dāng)所述文丘里管的擴散段3與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的收縮段I通過圓方接頭9與管路連接，所述觀測段5上游端與文丘里管的擴散段3連接，下游端通過方圓接頭10與管路連接；當(dāng)所述文丘里管的收縮段I與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的擴散段3通過方圓接頭10與管路連接，所述觀測段5上游端通過圓方接頭9與管路連接，下游端與文丘里管的收縮段I連接。
進一步，所述孔口的形狀是圓形、等邊三角形、方形中的一種或兩種以上的任意組
口 ο進一步，所述孔口的布置采用矩陣式和交錯式分布。進一步，所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分別設(shè)置有用于觀測和控制水力空化反應(yīng)室壓力的壓力表和控制閥。進一步，所述文丘里管與戽斗式多孔板裝置的先后位置可以對調(diào)。本發(fā)明專利的技術(shù)構(gòu)思是:液體在文丘里管的收縮段中加速而使壓力下降，當(dāng)液體壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化，空泡隨水流繼續(xù)往前流動，在擴散段壓力再次升高空泡潰滅。水流繼而往下游，再經(jīng)過多孔板形成多股高速射流，當(dāng)高速射流壓力降至所述液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力時形成空泡，所述空泡在觀測段內(nèi)再次發(fā)生潰滅。液體在此裝置中連續(xù)兩次發(fā)生空化效應(yīng)，伴隨著空泡潰滅的瞬間形成沖擊波和微射流，產(chǎn)生超高溫超高壓，在這種極端條件下產(chǎn)生的物化效應(yīng)用于處理難生物降解廢水等工業(yè)用途。本發(fā)明的工作原理是:1、一種是水流先經(jīng)過文丘里管段再經(jīng)過多孔板段，具體是水流先經(jīng)過圓方接頭，進入方形斷面的文丘里管收縮段形成高速水流，在喉部直管段當(dāng)水流壓力降至相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化形成空泡，隨流進入文丘里管的擴散段因壓力升高使空泡潰滅，發(fā)生第一次空化。繼而水流流入多孔板加速而壓力下降再次形成空泡，并以多股高速射流形式在多孔板下游擴散過程中減速使壓力升高，空泡潰滅，發(fā)生第二次空化。最后水流由水力空化反應(yīng)室后段的方圓接頭流出。2、另一種是水流先 經(jīng)過多孔板再經(jīng)過文丘里管，具體為水流經(jīng)過圓方接頭，以方形斷面進入多孔板形成多股高速射流，水流在多孔板中加速而壓力下降，當(dāng)水流壓力降至相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化形成空泡，以多股射流形式在觀測段擴散過程中減速使壓力升高，空泡潰滅，發(fā)生第一次空化。繼而水流流入文丘里管的收縮段形成高速水流，水流壓力下降，在喉部直管段形成空泡，流入壓力升高的擴散段使空泡潰滅，發(fā)生第二次空化。最后水流由方圓接頭流出。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，包括文丘里管和戽斗式多孔板裝置，其特征在于:所述文丘里管與所述戽斗式多孔板裝置連接，所述文丘里管是由順序連接的收縮段、喉部直管段和擴散段組成；液體在文丘里管的收縮段中加速而使壓力下降，在喉部直管段中當(dāng)所述液體壓力降至液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時發(fā)生空化，空泡隨水流繼續(xù)往前流動，在文丘里管的擴散段壓力再次升高空泡潰滅；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均為方形斷面，所述喉部直管段的兩側(cè)和頂部設(shè)有便于觀測的第一有機玻璃，所述喉部直管段的底部設(shè)有第一活動鋼板，所述第一活動鋼板上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔。
2.如權(quán)利要求1所述的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，其特征在于:所述戽斗式多孔板裝置包括戽斗式多孔板和方形斷面觀測段，所述戽斗式多孔板伸入所述觀測段內(nèi)部；所述多孔板上設(shè)有孔口，液體流經(jīng)所述孔口時形成高速射流，當(dāng)所述高速射流壓力降至所述液體相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力時形成空泡，所述空泡在所述觀測段內(nèi)生長和潰滅；所述觀測段的兩側(cè)及頂部設(shè)有便于觀測的第二有機玻璃，所述觀測段的底部設(shè)有第二活動鋼板，所述第二活動鋼板上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔；當(dāng)所述文丘里管的擴散段與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的收縮段通過圓方接頭與管路連接，所述觀測段上游端與文丘里管的擴散段連接，下游端通過方圓接頭與管路連接；當(dāng)所述文丘里管的收縮段與所述戽斗式多孔板裝置連接時，所述文丘里管的擴散段通過方圓接頭與管路連接，所述觀測段上游端通過圓方接頭與管路連接，下游端與文丘里管的收縮段連接。
3.如權(quán)利要求2所述的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，其特征在于:所述孔口的形狀是圓形、等邊三角形、方形中的一種或兩種以上的任意組合。
4.如權(quán)利要求3所述的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，其特征在于:所述孔口的布置采用矩陣式和交錯式分布。
5.如權(quán)利要求4所述的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，其特征在于:所述文丘里管入口的前端和所述多孔板出口的后端分別設(shè)置有用于觀測和控制水力空化反應(yīng)室壓力的壓力表和控制閥。
6.如權(quán)利要求5所述的文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，其特征在于:所述文丘里管與戽斗式多孔板裝置的先后位置可以對調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種文丘里管與多孔板組合式水力空化反應(yīng)室，包括文丘里管和戽斗式多孔板裝置，所述文丘里管與所述戽斗式多孔板裝置連接，所述文丘里管是由順序連接的收縮段、喉部直管段和擴散段組成；所述文丘里管的入口段和出口段以及所述喉部直管段均為方形斷面，所述喉部直管段的兩側(cè)和頂部設(shè)有便于觀測的第一有機玻璃，所述喉部直管段的底部設(shè)有第一活動鋼板，所述第一活動鋼板上設(shè)有多個便于實時采集各測點壓力的測壓孔。本發(fā)明戽斗式多孔板伸入觀測段內(nèi)，便于實驗人員對空化產(chǎn)生過程的觀察和圖像的采集；多孔板孔口的布置采用矩陣式和交錯式分布以強化水力空化效應(yīng)；文丘里管與多孔板的先后位置可以任意對調(diào)，以降解不同性質(zhì)的難降解污染物。
文檔編號C02F1/72GK103193310SQ20131008020
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者董志勇, 夏國文, 張珍, 肖倩, 胡靜靜 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)