空化均质机的制作方法

本发明涉及到一种空化均质机，它适用于化工、食品和医药领域中的悬浮液的乳化、均化和混合，它同样适用于水处理领域，将污水中的大分子变为小分子，它还适用于供热领域，通过叶轮将冷水的水温升高。


背景技术：

空化(cavitation)是发生在液体介质中特有的一种物理现象，是指当液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程，其本质是相变
1.。空化发生时，空泡随着流体压强的变化，不断产生、发展和溃灭，这个过程中溃灭的时间极短(约为10-3秒)，形成持续作用的微射流和冲击波，这种强冲击在液体中产生强烈的搅拌、冲击破碎、疲劳损坏等作用[2]。据peterka[3]报道，由计算确定的球型空泡溃灭时，在边壁上造成的压强可高达12000多个工程大气压，而实测记录为7750个工程大气压。suslick[4]等人通过光谱法测得：空化泡溃灭所产生的空化效应可使气相反应区的温度达到5200k左右，液相反应区的有效温度达到1900k左右，局部压力在50mpa以上，温度变化率高达10k/s，并伴有强烈的冲击波和时速达400km的微射流。hammit[5]通过计算和实测得出，游移型空泡溃灭时，近壁处微射流速度可达70～180m/s(有人认为可高达600m/s)，在物体表面产生的冲击压力可高达691mpa，微射流直径约为2～3μm，表面受到微射流冲击次数约为100～1000次/(s
·
cm2)。而当水中游移型空泡不断产生、发育、溃灭时，则空泡溃灭的冲击压强将不断作用到边壁上，这样，微射流的冲击作用就像锤击一样连续打击固体壁面，其中强的冲击使壁面破坏，而较弱的冲击力反复作用则可引起壁面材料的疲劳破坏；也就是说，冲击波和微射流可能是造成固体壁面局部地区遭受空蚀破坏的主要原因。这一现象导致水力机械设备性能下降，引起噪声、震动和空蚀破坏[6-18]。因此，长期以来，总是从规避、抗空化的角度来进行空化性能的设计，尽量避免或降低空化现象的产生。但事实上，对大多数流体工程而言，空化现象很难彻底规避；反其道而行之，将空化效应所释放的能量加以利用，实现其对物理、化学等反应过程的强化，达到节能、增效、降耗等效益，将是一项有意义的工作。目前，液体空化所产生特殊效应的应用，已经引起国内外学术界和产业界的关注，一些研究者开始探索将空化效应用于热能交换、环保、化工、石油、食品等领域。例如，pnadit和joshi[19]研究水和蓖麻油的水力空化水解过程。反应物是不同浓度的水油混合物，水解的程度靠酸值来检测。实验结果表明，对于同样的水解程度，水力空化的能量消耗比传统方法要低很多。可以看出，水力空化的能量利用率更高，生产规模可以更大。在细胞裂解的实验中，传统的方法是利用高压反应器，能量输入非常高，但真正用在裂解过程中的能量只占总量的5％～10％，剩下的大部分能量是以热量的形式散发出去。pnadit和harrison[19]利用水力空化装置进行实验，发现能量消耗只需要原来的5％～10％，能量利用率大大提高。而他们仅仅采用了简单的空化装置，尚未对其进行优化，就已经取得了良好
的效果。该设备融合现有剪切泵、高压均质、超声处理等植物蛋白改性手段的综合优势，通过技术改造及几何模拟设计，将空化射流设备以嵌入式链接于改性调浆罐，定向调控影响植物蛋白功能的低自由度蛋白聚集体为具有高溶解性、高乳化活性、强凝胶性的无定型聚集体或单体蛋白。空化射流技术空泡溃灭可产生局部高浓度自由基，并通过“水相燃烧”效应解聚蛋白，提高植物蛋白凝胶性。而空化溃灭形成的瞬间形成部分低介电常数的超临界水，可充分溶解植物蛋白中的低极性溶质并集聚于空化泡界面处，进而提高植物蛋白的乳化功能性。空化射流技术应用于植物蛋白改性工艺中，综合了剪切泵的高速湍流剪切作用、高压均质的瞬间流道高压力差、超声处理的分子对冲撞击效应等，并通过微泡震动带动形成类似毛细效应、电泳效应或马兰戈尼效应的对流流动，突破了传统植物蛋白改性的单一性和不彻底性，有效解决了影响植物蛋白功能表达、限制其商业价值的瓶颈问题——定向解聚调控了产运储过程中蛋白氧化聚集形成的低自由度聚集体，显著提高了植物蛋白的功能性，为高分散型、高乳化稳定型、抗冷凝胶型植物蛋白开发提供了技术保障。空化射流技术空泡溃灭可产生局部高浓度自由基，并通过“水相燃烧”效应形成强化学键解离力(约377～418kj/mol)，可对蛋白聚集体产生解聚作用，显著提高蛋白凝胶性。而空化溃灭形成的瞬间形成部分低介电常数的超临界水，可充分溶解植物蛋白中的低极性溶质并集聚于空化泡界面处，进而提高植物蛋白的乳化功能性。与传统均质技术不同的是，空化射流腔可为蛋白聚集体的“拥挤”构象提供充足的解聚膨胀空间。


技术实现要素：

本技术的发明目的在于将空化技术进行转化成空化均质机，而提供一种能够使进入空化均质机的液体进行均质、细化、热效率高和不结垢的空化均质机。为了完成本技术的发明目的，本技术采用以下技术方案：本发明的空化均质机，它包括：电机、法兰挡环、出水管、箱体、排气管、进水管、电机轴、轴承座、端盖、叶轮、隔板、拧紧螺母、空化喷嘴和轴承，电机轴装在电机上，在电机轴上装有轴承，轴承座装在轴承的外圆周上，轴承座的一端通过法兰挡环固定在电机上，另一端固定在端盖一端上，端盖另一端上固定在箱体的端部，电机轴伸入到箱体内，叶轮装在箱体内，它的一端顶在轴承上，并通过拧紧螺母固定在电机轴的端部，其特征在于：隔板将箱体将隔成进水箱和出水箱，叶轮装在出水箱内，叶轮的入水口与进水箱相通，在隔板上装有若干个空化喷嘴，空化喷嘴一端伸入到进水箱内，通过空化喷嘴，水从出水箱喷入到进水箱，在进水箱的一侧装有进水管，在进水箱的上端装有排气管，在出水箱的上端装有出水管。本发明的空化均质机，其中：所述若干个空化喷嘴均匀地布置在隔板的同一圆周上。本发明的空化均质机，其中：所述空化喷嘴为4-20个。本发明的空化均质机，其中：在靠近所述进水箱的底部装有一排污管，在进水箱的上端装有一传感器。本发明的空化均质机，其中：在所述空化喷嘴的中心有一中央通道，在靠近出水箱
的空化喷嘴端部有一喇叭口，喇叭口与中央通道相通。本发明的空化均质机，其中：所述空化喷嘴的中心有一中央通道，在空化喷嘴的两端分别有一喇叭口，两个喇叭口分别与中央通道相通。本发明的空化均质机，其中：所述喇叭口的最大直径是中央通道直径的1.3-4倍。本发明的空化均质机，其中：所述空化均质机还包括：第一密封圈和垫片，垫片装在叶轮和拧紧螺母之间的电机轴上，第一密封圈装在叶轮和垫片之间的电机轴上。本发明的空化均质机，其中：所述空化均质机还包括：第二密封圈，它装在叶轮和轴承之间的电机轴上。本发明的空化均质机与现有的均质机相比具有以下优点：1、本发明的空化均质机对进入进水箱的悬浊液具有混合、乳化、均质和细化的作用；2、本发明的空化均质机对进入进水箱的冷水通过叶轮提供的能量，可以转化成热水，其转换效率可以达到96％以上；3、对进入本发明的空化均质机进水箱的含有钙离子的水，不会在进水箱和出水箱内结垢，减少了水箱除垢步骤。
附图说明
图1为本发明的一种空化均质机的正向剖面示意图；图2为本发明的另一种空化均质机的正向剖面示意图；；图3为图1和图2中隔板的侧向示意图，主要画出空化喷嘴的分布；图4为一种空化喷嘴的正向剖面放大示意图；图5为另一种空化喷嘴的正向剖面放大示意图。在图1至图5中，标号1为电机；标号2为法兰挡环；标号3为入水口；标号4为进水箱；标号5为出水管；标号6为箱体；标号7为传感器；标号8为排气管；标号9为进水管；标号10为电机轴；标号11为轴承座；标号12为端盖；标号13为叶轮；标号14为隔板；标号15为拧紧螺母；标号16为垫片；标号17为空化喷嘴；标号18为轴承；标号19为出水箱；标号20为第一密封圈；标号21为排污管；标号22为第二密封圈；标号23为中央通道；标号24为喇叭口。
具体实施方式
下面结合附图，对生化及臭氧氧化反应器装置作详细说明。以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。实施例1如图1、图3、图4和图5所示，本发明的空化均质机包括：电机1、法兰挡环2、出水管5、箱体6、排气管8、进水管9、电机轴10、轴承座11、端盖12、叶轮13、隔板14、拧紧螺母15、空化喷嘴17和轴承18，电机轴10装在电机1上，在电机轴10上装有轴承18，轴承座11装在轴承18的外圆周上，轴承座11的一端通过法兰挡环2固定在电机1上，另一端固定在端盖12一端上，端盖12另一端上固定在箱体6的端部，电机轴10伸入到箱体6内，叶轮13装在箱体内，它的一端顶在轴承18上，并通过拧紧螺母15固定在电机轴10的端部，隔板14将箱体6将隔成进
水箱4和出水箱19，叶轮13装在出水箱19内，叶轮13的入水口3与进水箱4相通，在隔板14上装有4-20个空化喷嘴17，它们均匀地布置在隔板14的同一圆周上，空化喷嘴17一端伸入到进水箱4内，通过空化喷嘴17，水从出水箱19喷入到进水箱4，在进水箱4的一侧装有进水管9，在进水箱4的上端装有排气管8，在靠近所述进水箱4的底部装有一排污管21，在进水箱4的上端装有一传感器7，在出水箱19的上端装有出水管5。空化喷嘴17可以有两种类型，如图4所示，空化喷嘴17的中心有一中央通道23，在靠近出水箱19的空化喷嘴17端部有一喇叭口24，喇叭口24与中央通道23相通。如图5所示，空化喷嘴17的中心有一中央通道23，在空化喷嘴17的两端分别有一喇叭口24，两个喇叭口24分别与中央通道23相通，喇叭口24的最大直径是中央通道23直径的1.3-4倍。空化均质机还包括：第一密封圈20和垫片16，垫片16装在叶轮13和拧紧螺母15之间的电机轴10上，第一密封圈20装在叶轮13和垫片16之间的电机轴10上，这种空化均质机适用于液体从进水箱4抽入出水箱19后，液体温度升高较低的空化均质机。液体从进水管9进入进水箱4，在叶轮13的作用下，液体从入水口3被吸入出水箱19中，进入出水箱19的水被分成两部分，一部分通过出水管5被排出，另一部分从空化喷嘴17被挤压，再次进入进水箱4中，其产生的气体从排气管8被排出，传感器7为温度传感器或压力传感器，用于检测进水箱14的温度和压力，进水箱4中的污垢由排污管21排出，在上述过程中，液体被加热、混合、混合、乳化、均质和细化。实施例2如图2、图3、图4和图5所示，本实施例2的空化均质机与本实施例1的空化均质机基本相同，相同部分不再累述，所不同的是：空化均质机还包括：第二密封圈22，它装在叶轮13和轴承18之间的电机轴10上，这种空化均质机适用于液体从进水箱4抽入出水箱19后，液体温度升高较大的空化均质机。应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：
1.一种空化均质机，它包括：电机(1)、法兰挡环(2)、出水管(5)、箱体(6)、排气管(8)、进水管(9)、电机轴(10)、轴承座(11)、端盖(12)、叶轮(13)、隔板(14)、拧紧螺母(15)、空化喷嘴(17)和轴承(18)，电机轴(10)装在电机(1)上，在电机轴(10)上装有轴承(18)，轴承座(11)装在轴承(18)的外圆周上，轴承座(11)的一端通过法兰挡环(2)固定在电机(1)上，另一端固定在端盖(12)一端上，端盖(12)另一端上固定在箱体(6)的端部，电机轴(10)伸入到箱体(6)内，叶轮(13)装在箱体(6)内，它的一端顶在轴承(18)上，并通过拧紧螺母(15)固定在电机轴(10)的端部，其特征在于：隔板(14)将箱体(6)将隔成进水箱(4)和出水箱(19)，叶轮(13)装在出水箱(19)内，叶轮(13)的入水口(3)与进水箱(4)相通，在隔板(14)上装有若干个空化喷嘴(17)，空化喷嘴(17)一端伸入到进水箱(4)内，通过空化喷嘴(17)，水从出水箱(19)喷入到进水箱(4)，在进水箱(4)的一侧装有进水管(9)，在进水箱(4)的上端装有排气管(8)，在出水箱(19)的上端装有出水管(5)。2.如权利要求1所述的空化均质机，其特征在于：所述若干个空化喷嘴(17)均匀地布置在隔板(14)的同一圆周上。3.如权利要求2所述的空化均质机，其特征在于：所述空化喷嘴(17)为4-20个。4.如权利要求3所述的空化均质机，其特征在于：在靠近所述进水箱(4)的底部装有一排污管(21)，在进水箱(4)的上端装有一传感器(7)。5.如权利要求4所述的空化均质机，其特征在于：在所述空化喷嘴(17)的中心有一中央通道(23)，在靠近出水箱(19)的空化喷嘴(17)端部有一喇叭口(24)，喇叭口(24)与中央通道(23)相通。6.如权利要求4所述的空化均质机，其特征在于：所述空化喷嘴(17)的中心有一中央通道(23)，在空化喷嘴(17)的两端分别有一喇叭口(24)，两个喇叭口(24)分别与中央通道(23)相通。7.如权利要求5或6所述的空化均质机，其特征在于：所述喇叭口(24)的最大直径是中央通道(23)直径的1.3-4倍。8.如权利要求7所述的空化均质机，其特征在于：所述空化均质机还包括：第一密封圈(20)和垫片(16)，垫片(16)装在叶轮(13)和拧紧螺母(15)之间的电机轴(10)上，第一密封圈(20)装在叶轮(13)和垫片(16)之间的电机轴(10)上。9.如权利要求7所述的空化均质机，其特征在于：所述空化均质机还包括：第二密封圈(22)，它装在叶轮(13)和轴承(18)之间的电机轴(10)上。

技术总结
本发明空化均质机包括：电机、法兰挡环、出水管、箱体、排气管、进水管、电机轴、轴承座、端盖、叶轮、隔板、拧紧螺母、空化喷嘴和轴承，电机轴装在电机上，在电机轴装有轴承，轴承座装在轴承外圆周上，轴承座一端通过法兰挡环固定在电机上，另一端固定在端盖一端上，端盖另一端上固定在箱体端部，电机轴伸入到箱体内，叶轮装在箱体内，它一端顶在轴承上，并通过拧紧螺母固定在电机轴端部，隔板将箱体将隔成进水箱和出水箱，叶轮装在出水箱内，叶轮入水口与进水箱相通，在隔板上装有若干个空化喷嘴，空化喷嘴一端伸入到进水箱内，通过空化喷嘴水从出水箱喷入到进水箱，在进水箱一侧装有进水管，在进水箱上端装有排气管，在出水箱上端装有出水管。水管。水管。


技术研发人员：胡国强
受保护的技术使用者：胡国强
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/13