申请日2013.05.15
公开(公告)日2013.08.07
IPC分类号C02F1/00; C02F1/72
摘要
一种新型文丘里管式水力空化水处理装置，在壳体内的左端设置有左支架、右端设置有右支架，左支架和右支架上设置有中心线与壳体的中心线相重合的整流棒，整流棒的形状是两端面为垂直于中心线的平行平面、侧面为余弦旋转曲面的棒状体或在至少2个圆柱体的两端分别设置有通过中间圆柱体连为一体的圆台体，两端圆柱体外侧圆台体的端部设置有端部圆柱体。这种文丘里管与现有的文丘里管相比，具有结构简单、易于加工、安装方便、耐压高、污水处理效果好等优点，可用于污水净化处理。
权利要求书
1.一种新型文丘里管式水力空化水处理装置，在壳体(1)内的左端设置有左 支架(2)、右端设置有右支架(4)，左支架(2)和右支架(4)上设置有中心线与 壳体(1)的中心线相重合的整流棒(3)，其特征在于：所述的整流棒(3)的形状 是两端面为垂直于中心线的平行平面、侧面为余弦旋转曲面的棒状体或在至少2个 圆柱体的两端分别设置有通过中间圆柱体(3-4)连为一体的圆台体(3-3)，两端 圆柱体外侧圆台体(3-3)的端部设置有端部圆柱体(3-1)。
2.根据权利要求1所述的新型文丘里管式水力空化水处理装置，其特征在于 所述的整流棒(3)侧面的余弦旋转曲面为：
以直角坐标系中的曲线
为母线、x轴为旋转轴形成的旋转曲面，整流棒(3)的中心线为x轴，0≤x≤kL， k为整流棒(3)直径变化周期的个数，k至少为2，y为整流棒(3)的中心线上x 对应的整流棒(3)的半径，(D)为壳体(1)的内径，L为整流棒(3)的1个直径 变化周期的长度，2D≤L≤3D。
3.根据权利要求1所述的新型文丘里管式水力空化水处理装置，其特征在于： 所述的每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α)为60°～90°，另一 端圆台体(3-3)的锥角(β)为30°～90°，β≤α，每个圆柱体相同方向一端 圆台体(3-3)的锥角(α)相等、轴向长度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆 台体(3-3)的锥角(β)相等、轴向长度相等，每个圆柱体两端的两个圆台体(3-3) 的最大直径与最小直径比为3～5，圆柱体与两端连为一体的圆台体(3-3)的长度 之和为壳体(1)内径(D)的1.5～2倍。
4.根据权利要求1所述的新型文丘里管式水力空化水处理装置，其特征在于： 所述的每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α)为75°，另一端圆台 体(3-3)的锥角(β)为45°，每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α) 相等、轴向长度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体(3-3)的锥角(β)相 等、轴向长度相等，每个圆柱体两端的两个圆台体(3-3)的最大直径与最小直径 比为4，圆柱体与两端连为一体的圆台体(3-3)的长度之和为壳体(1)内径D的 1.8倍。
5.根据权利要求1所述的新型文丘里管式水力空化水处理装置，其特征在于 所述的左支架(2)为：在轮毂(2-1)的径向至少均布设置有3根辐板(2-2);所 述的右支架(4)的结构与左支架2相同，整流棒(3)的左端设置在左支架(2) 的轮毂(2-1)的中心孔内、右端设置在右支架(4)的轮毂(2-1)的中心孔内。
说明书
新型文丘里管式水力空化水处理装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种新型文丘里管式水力空化水处理装 置。
背景技术
超声空化引起的湍流效应、微扰效应、界面效应和聚能效应所形成的极端物理 条件，为强化加快化学反应提供了一种非常有效的途径。近年来环境问题的日益突 出，功率超声在水处理方面的应用，获得了广泛和深入的研究。但超声空化只在声 源附近较小范围内产生能量集中、空化效应强烈,对待处理的对象有良好的效果.同 时，超声换能器的总能耗中只有5%～10%用于空化，其余90%～95%的能量是以热能 的形式使系统升温，即超声空化存在有效作用区域小、能效低的技术问题，这使得 超声空化的应用受到极大的限制，在工业化中遇到很大困难。
水力空化是不同于超声空化的另一种水空化方法，近年来受到相关领域技术人 员广泛关注和研究，是一种较超声空化更为简单有效的水力空化处理技术。已有的 研究表明，水力空化对化学反应过程具有明显的强化作用，从能效和规模化方面水 力空化与超声空化相比，具有简便易行、能耗低、效率高、污水处理量大等优点。 因此水力空化应用于废水净化处理被寄予厚望并已取得了显著成效。
依据意大利物理学家文丘里(Giovanni Battista Venturi)发现并命名的文 丘里效应设计的文丘里管，是目前的水力空化水处理装置中广泛采用的核心构件之 一。传统的文丘里管，结构上由两段等直径的直管之间通过变径收缩管—较小直径 的直管—变径扩散管依次连接构成。在工业应用中构成文丘里管的各段管道之间一 般通过焊接或法兰连接，这种文丘里管结构复杂、加工难度大，特别是文丘里管的 使用工况一般处在高压状态，焊接缝或法兰连接均使文丘里管的耐压能力受到影 响。针对这一问题，近年来出现了一种整体机加工式文丘里管，其特征是在厚壁管 内依次车制收缩管、喉管和扩散管构成文丘里管。这种结构的文丘里管虽然解决了 各段管道之间的连接问题，但其材料要求特殊，加工难度大，普通设备无法实现较 大长度文丘里管的加工，制约了其推广与应用。另外，传统的文丘里管用于水体处 理，由于结构上的原因，多采用单级结构，但存在反应区域小，效率低的问题。制 约了其在水力空化技术中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的缺点，提供一种结构简 单、加工安装方便、耐压高、处理污水效果好、可连续处理大流量污水的新型文丘 里管式水力空化水处理装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内的左端设置有左支架、右端 设置有右支架，左支架和右支架上设置有中心线与壳体的中心线相重合的整流棒。 本发明的整流棒的形状是两端面为垂直于中心线的平行平面、侧面为余弦旋转曲面 的棒状体或在至少2个圆柱体的两端分别设置有通过中间圆柱体连为一体的圆台 体，两端圆柱体外侧圆台体的端部设置有端部圆柱体。
本发明的整流棒侧面的余弦旋转曲面为：
以直角坐标系中的曲线
为母线、x轴为旋转轴形成的旋转曲面，整流棒的中心线为x轴，0≤x≤kL，k为 整流棒直径变化周期的个数，k至少为2，y为整流棒的中心线上x对应的整流棒的 半径，D为壳体的内径，L为整流棒的1个直径变化周期的长度，2D≤L≤3D。
本发明的每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α为60°～90°，另一端圆台 体的锥角β为30°～90°，β≤α，每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α相等、 轴向长度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体的锥角β相等、轴向长度相等， 每个圆柱体两端的两个圆台体的最大直径与最小直径比为3～5，圆柱体与两端连为 一体的圆台体的长度之和为壳体内径D的1.5～2倍。
本发明的每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α最佳为75°，另一端圆台体 的锥角β最佳为45°，每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α相等、轴向长度相 等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体的锥角β相等、轴向长度相等，每个圆柱体 两端的两个圆台体的最大直径与最小直径的最佳比为4，圆柱体与两端连为一体的 圆台体的长度之和最佳为壳体1内径D的1.8倍。
本发明的左支架为：在轮毂的径向至少均布设置有3根辐板。本发明的右支架 的结构与左支架相同，整流棒的左端设置在左支架轮毂的中心孔内、右端设置在右 支架轮毂的中心孔内。
本发明采用在直管壳体内设置整流棒，整流棒与壳体内壁之间构成环绕整流棒 的多级文丘里管道，通过改变整流棒的外形结构，构成不同结构的文丘里管，这种 文丘里管与现有的文丘里管相比，具有结构简单、易于加工、安装方便、耐压高、 污水处理效果好等优点，可用于污水净化处理。