阅读说明：本技术 一种多级气液混合装置 (Multistage gas-liquid mixing device ) 是由 吴春笃 陈婷婷 张波 许小红 邱光宇 于 2020-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多级气液混合装置,包括：管道本体和位于管道本体内的第一混合部、第二混合部和第三混合部；第一混合部包括开设在管道本体进气端侧壁的进液口,进液口与管道本体相切；第二混合部包括若干径向延伸的圆柱腔,以及填充圆柱腔的玻璃球；第三混合部包括与圆柱腔连通的锥形腔,锥形腔的纵截面面积由靠近圆柱腔向远离圆柱腔方向增大；其中在空气通入管道本体后,液体切向进入进液口形成旋流,并切割空气形成一级混合物；在一级混合物进入圆柱腔后,被玻璃球挤压空化形成二级混合物；二级混合物沿锥形腔流动并从锥形腔的大口径处喷出时被切割形成三级混合物；本发明通过三级混合,有更好的混合效率,适用各种范围需要杀菌消毒的工作。(The invention relates to a multistage gas-liquid mixing device, comprising: the pipeline comprises a pipeline body, and a first mixing part, a second mixing part and a third mixing part which are positioned in the pipeline body; the first mixing part comprises a liquid inlet arranged on the side wall of the air inlet end of the pipeline body, and the liquid inlet is tangent to the pipeline body; the second mixing part comprises a plurality of cylindrical cavities extending in the radial direction and glass balls filling the cylindrical cavities; the third mixing part comprises a conical cavity communicated with the cylindrical cavity, and the longitudinal section area of the conical cavity is increased from the direction close to the cylindrical cavity to the direction far away from the cylindrical cavity; after air is introduced into the pipeline body, liquid tangentially enters the liquid inlet to form rotational flow, and air is cut to form a primary mixture; after the first-stage mixture enters the cylindrical cavity, the first-stage mixture is extruded and cavitated by the glass balls to form a second-stage mixture; the secondary mixture flows along the conical cavity and is cut into a tertiary mixture when being sprayed out from the large-caliber part of the conical cavity; the invention has better mixing efficiency through three-stage mixing and is suitable for the work needing sterilization and disinfection in various ranges.)

一种多级气液混合装置

技术领域

本发明涉及气液混合技术领域，尤其涉及一种多级气液混合装置。

背景技术

目前，市场上大量应用的气液混合方式包括静态混合器、文丘里管、射流器、气液混合泵等。静态混合器以其无需动力、投资小、生产量大等优点得到广泛使用，但传质效率较低；文丘里管与射流器相似，都是利用液体快速流动形成的负压吸入气体从而实现气液混合，无需动力，但对于难溶气体而言，气液两相的混合效率不高；气液混合泵通过高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，同时加压提高混合效果，缺点是需要外界提供动力，有一定能耗。因此，提出一种混合效率高、无需供能的新型多级气液混合装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级气液混合装置。

本发明解决其技术问所采用的技术方案是：一种多级气液混合装置，包括：管道本体和位于管道本体内的第一混合部、第二混合部和第三混合部；

所述第一混合部包括开设在所述管道本体进气端侧壁的进液口，所述进液口与所述管道本体相切；

所述第二混合部包括若干径向延伸的圆柱腔，以及填充所述圆柱腔的玻璃球；

所述第三混合部包括与所述圆柱腔连通的锥形腔，所述锥形腔的纵截面面积由靠近所述圆柱腔向远离所述圆柱腔方向增大；其中

在空气通入所述管道本体后，液体切向进入所述进液口形成旋流，并切割所述空气形成一级混合物；

在所述一级混合物进入所述圆柱腔后，被所述玻璃球挤压空化形成二级混合物；

所述第一级所述二级混合物沿所述锥形腔流动并从所述锥形腔的大口径处喷出时被切割形成三级混合物。

作为优选，所述管道本体包括相互固定的第一管体和第二管体；

所述进液口开设在所述第一管体的侧壁，且所述进液口固定连接有进液管，其中

液体切向通入所述第一管体，并在所述第一管体的内部形成旋流。

作为优选，所述第一管体的两端分别设置有第一端板和第二端板，且所述第一端板与所述第一管体通过卡箍连接，所述第一管体、第二端板与所述第二管体通过卡箍连接；

所述第一端板的中部设置有进气口；

所述第二端板的中部开设有出液口；其中

空气从所述进气口进入所述第一管体后被所述旋流切割形成所述一级混合物，再通过所述出液口排入所述第二管体。

作为优选，所述第二管***于靠近所述第一管体的一端向内凹设有一空腔；

各圆柱腔与所述空腔连通，且所述出液口与所述空腔连通，其中

在所述一级混合物穿过所述出液口进入所述空腔后，所述第一混合物分流进入各圆柱腔并被所述玻璃球挤压。

作为优选，所述圆柱腔的开口处设置有格栅板，其中

所述格栅板能够挡住所述玻璃球从对应圆柱腔滑出。

作为优选，所述第二管体的内壁一体设置有一固定块，且所述圆柱腔开设在所述固定块的一端，所述锥形腔开设在所述固定块的另一端；

以及所述锥形腔的大口径位置处设置有布水器，其中

从所述锥形腔流出的所述三级混合物经由所述布水器喷出。

作为优选，所述布水器包括与所述固定块转动连接的布水本体，且所述布水本体的截面为锥形；

所述布水本体与所述第二管体之间的区域为布水腔体，

所述布水本体与所述第二管体之间的最小间隙为圆环间隙，其中

在所述三级混合物从所述锥形腔流出至所述布水腔体后，经由所述圆环间隙喷出。

作为优选，所述第一管体内径为d，所述进液管的内径为d₁，所述第一管体长度为L₁，其中

d₁=0.2~0.3d，L₁=1.2~1.5d₁。

作为优选，所述空腔的长度为L₂，L₂=0.15~0.2d；每个所述圆柱腔内径均为d_2，所述第二混合部长度为L₃，玻璃球直径均为d₃，d₂=0.3d，L₃=1.5~2.0d₂，d₃=0.4d₂。

作为优选，每个所述锥形腔小口直径均为d₄，每个所述锥形腔大口直径均为d₅，d₄=0.2d₂，d₅=5.0~6.0d₄；所述圆环间隙宽度为w，布水器的布水角度为θ，w=0.5mm，θ=90°~120°。

本发明的有益效果是：本发明的一种多级气液混合装置，通过三级混合部的设置，实现气液混合的效果，通过第一混合部实现气体和液体的初级混合，通过第二混合部对初步混合的混合体再次进行混合，以及通过第三混合部对气液混合体进行最终混合，逐级加强的气液混合效果，可以显著提高气体的溶解率、传质效率；而且发明结构简单、易组装，在进水量大时可以多个并联使用；通过三级设置的混合效果，能够广泛应用于各种领域需要杀菌消毒的工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种多级气液混合装置的立体图；

图2为本发明一种多级气液混合装置最优实施例结构示意图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图4为本发明的一种多级气液混合装置的左视图；

图5为本发明所述第二混合部立体图；

图6为本发明的格栅板的立体图。

图中：

第一混合部1、进液口12、进液管121、第一端板130、第二端板131、进气口14、出液口15、卡箍16；

第二混合部2、圆柱腔21、玻璃球22、空腔23、格栅板231、固定块24；

第三混合部3、锥形腔31、布水器32、布水腔体321、布水本体322、圆环间隙323；

管道本体4、第一管体41、第二管体42。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1至图6所示，本发明的一种多级气液混合装置，包括：管道本体4和位于管道本体4内的第一混合部1、第二混合部2和第三混合部3；所述第一混合部1包括开设在所述管道本体4进气端侧壁的进液口12，所述进液口12与所述管道本体4相切；所述第二混合部2包括若干径向延伸的圆柱腔21，以及填充所述圆柱腔21的玻璃球22；所述第三混合部3包括与所述圆柱腔21连通的锥形腔31，所述锥形腔31的纵截面面积由靠近所述圆柱腔21向远离所述圆柱腔21方向增大；其中在空气通入所述管道本体4后，液体切向进入所述进液口12形成旋流，并切割所述空气形成一级混合物；液体通过切向设置的所述进液口12进入所述管道本体4后，在所述管道本体4内形成旋流，旋流的液体在所述管道本体4内形成负压并将从进气端进入的空气吸入形成气柱，气柱与旋流的液体在出液端处互相切割形成许多气泡，气体初步溶于液体形成一级混合物；在所述一级混合物进入所述圆柱腔21后，被所述玻璃球22挤压空化形成二级混合物；一级混合物被所述玻璃球22阻挡时，压力瞬间增加，在流经所述玻璃球22表面的过程中随着速度增快而不断减压，最终压强下降到低于液固交界面上的饱和蒸汽压时实现空化，形成二级混合物；所述二级混合物沿所述锥形腔31流动并从所述锥形腔31的大口径处喷出时被切割形成三级混合物；二级混合物由口径较大的所述圆柱腔21体进入所述锥形腔31的小口径处会产生瞬时高压，随着所述锥形腔31口径变大，压力不断减小，最终液体与气泡在所述锥形腔31的大口径处再次相互切割，进一步缩小气泡粒径，形成三级混合物；通过三个混合部的设置，实现了气液混合的效果，通过旋流、玻璃球22和锥形腔31逐级加强气液混合效果，显著提高了气体的溶解率和传质效率。

可选的，所述管道本体4包括相互固定的第一管体41和第二管体42；所述第一管体41和所述第二管体42的两端均设有卡盘，所述第一管体41与卡盘结合形成工字型，所述第二管体42与卡盘结合形成工字型，所述进液口12开设在所述第一管体41的侧壁，且所述进液口12固定连接有进液管121，所述进液管121上还设有螺纹，所述螺纹是方便其他管路与所述进液管121连接，其中液体切向通入所述第一管体41，并在所述第一管体41的内部形成旋流，液体通过所述进液管121切向进入所述第一管体41的内壁流动，只有切向进入的液体才会顺着所述第一管体41的内壁流动形成漩涡流，形成涡流后在第一管体41的管道中心处产生负压，有利于吸入空气形成气柱，旋流的液体与气柱容易在出液端处互相切割混合；而其他角度设置的进液管121不利与液体在所述第一管体41内壁形成旋流从而无法吸入气体形成气柱。

可选的，所述第一管体41的两端分别设置有第一端板130和第二端板131，具体的，第一端板130与第一管体41一侧的卡盘适配，第二端板131与第一管体的另一侧的卡盘以及第二管体42一侧的卡盘对应，且所述第一端板130与所述第一管体41通过卡箍16连接，即该卡箍16连接在所述第一端板130与所述第一管体41一侧的卡盘的端面上，所述第一管体41、第二端板131与所述第二管体42通过卡箍16连接，即该卡箍16连接在第一管体41的另一侧的卡盘与第二管体42一侧的卡盘的端面上；通过所述卡箍16将所述第一管体41和所述第二管体42快接，而且在进水量大时还可以同时多个并联使用，这样的设置结构简单易组装；所述第一端板130的中部设置有进气口14；所述第二端板131的中部开设有出液口15；所述进气口14与所述出液口15对应且处于同一中心线上，以保证从进气口14进入的空气与从进液口12进入的液体很好的混合，所述出液口15的截面也是由小到大的锥形结构，从而一级混合物能够在出液口15的位置处被切割，进一步提高了气体的溶解率和传质效率；其中空气从所述进气口14进入所述第一管体41后被所述旋流切割形成所述一级混合物，再通过所述出液口15排入所述第二管体42。液体通过切向设置的所述进液管121进入所述第一管体41后，在所述第一管体41内形成旋流，旋流的液体在所述第一管体41内形成负压并将空气自进气口14吸入形成气柱，而所述出液口15与所述进气口14处于同一中心线上，旋流的液体与气柱在所述出液口15处碰撞且互相切割，此种设置能够增强气柱和液体的接触面积从而加强混合效果。

可选的，所述第二管体42位于靠近所述第一管体41的一端向内凹设有一空腔23；各圆柱腔21与所述空腔23连通，且所述出液口15与所述空腔23连通，其中在所述一级混合物穿过所述出液口15进入所述空腔23后，所述第一混合物分流进入各圆柱腔21并被所述玻璃球22挤压。所述圆柱腔21为四个，所述圆柱腔21的开口处设置有格栅板231，所述格栅板231为蜂窝格栅板231，其中所述格栅板231能够挡住所述玻璃球22从对应圆柱腔21滑出。所述一级混合物经所述出液口15进入所述空腔23后，通过所述空腔23将第一混合物均匀分流到每个所述圆柱腔21内实现分流的效果，使得每一部分的第一混合物都能在更小的过流断面内以更快的速度在所述玻璃球表22面实现快速流动，从而提高气体在液体中的溶解率和传质效率；通过在所述空腔23内设置所述格栅板231，不仅可以将第一混合物的气泡分割的更小，还可以起到固定限位所述玻璃球22的效果。

可选的，所述第二管体42的内壁一体设置有一固定块24，且所述圆柱腔21开设在所述固定块24的一端，所述锥形腔31开设在所述固定块24的另一端；以及所述锥形腔31的大口径位置处设置有布水器32，其中从所述锥形腔31流出的所述三级混合物经由所述布水器32喷出。所述锥形腔31与所述圆柱腔21一一对应且处于同一中心线上，二级混合物自口径较大的所述圆柱腔21进入所述锥形腔31的小孔径处会产生瞬时高压，随着口径不断变大，压力不断减小，最终液体与气泡在所述锥形腔31的大口径出再次互相切割，进一步缩小气泡粒径从而实现三级混合的效果。

优选的，所述布水器32包括与所述固定块24转动连接的布水本体322，且所述布水本体322的截面为锥形；所述布水本体322与所述第二管体42之间的区域为布水腔体321，所述布水本体322与所述第二管体42之间的最小间隙为圆环间隙323，其中在所述三级混合物从所述锥形腔31流出至所述布水腔体321后，经由所述圆环间隙323喷出。所述布水本体322与所述固定块24插接固定以实现转动，本设置有利于更换不同圆环间隙323的布水本体322以获得不同的喷洒效果，还有助于拆卸与维修，用于对堵塞的布水器32进行清理。

优选的，所述第一管体41内径为d，所述进液管121的内径为d₁，所述第一管体41长度为L₁，其中d₁=0.2~0.3d，L₁=1.2~1.5d₁。

优选的，所述空腔23的长度为L₂，L₂=0.15~0.2d；每个所述圆柱腔21内径均为d_2，所述第二混合部2长度为L₃，玻璃球22直径均为d₃，d₂=0.3d，L₃=1.5~2.0d₂，d₃=0.4d₂。

优选的，每个所述锥形腔31小口直径均为d4，每个所述锥形腔31大口直径均为d₅，d₄=0.2d₂，d₅=5.0~6.0d₄；所述圆环间隙323宽度为w，布水器32的布水角度为θ，w=0.5mm，θ=90°~120°。

工作原理：

液体通过切向设置的所述进液口12进入所述第一管体41后，在所述第一管体41内壁旋转流动形成旋流，旋流的液体在所述第一管体41中心轴处产生负压并将从进气口14处的的空气吸入形成气柱，气柱与旋流的液体在出液口15处互相切割形成许多气泡，气体初步溶于液体形成一级混合物；所述一级混合物在空腔23处均匀分流到每个圆柱腔21，所述一级混合物被放置在圆柱腔内的多个所述玻璃球22阻挡时，压力瞬间增加，在流经所述玻璃球22表面的过程中随着速度增快而不断减压，最终压强下降到低于液固交界面上的饱和蒸汽压时实现空化，形成二级混合物；所述二级混合物经所述圆柱腔21的底部流向所述锥形腔31，二级混合物由口径较大的所述圆柱腔21体进入所述锥形腔31的小口径处会产生瞬时高压，随着所述锥形腔31口径变大，压力不断减小，最终液体与气泡在所述锥形腔31的大口径处再次相互切割，进一步缩小气泡粒径，形成三级混合物；所述三级混合物最后流入所述布水器，最后气液混合体经所述圆环间隙323排出。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。