基于多孔板和文丘里管的空化器设计及应用
水动力空化技术在污水处理的应用研究进展
水动力空化技术在污水处理的应用研究进展摘要：由于大量的生活污水和工业废水的排放，水污染已成为一个严重的问题，寻求先进的水处理方法，提高工作效率和经济效益是至关重要的。
水动力空化技术作为一种绿色高效的污水处理手段，受到广泛关注研究。
本文综述了水动力空化用于污水处理的作用机制及其对微生物污水、染料废水等不同类型污水的处理效果。
最后，对水动力空化技术在水处理中的未来发展提出了建议。
关键词:水动力空化，绿色高效，污水处理1.概述由于大量的生活污水和工业废水的排放，水污染已成为一个严重的问题。
来自纺织、制药、农药和石油化工等行业的废水中含有大量的有机化合物，如纺织染料、芳香族化合物、氯代烃和酚类化合物。
这些化合物是难降解的或有毒的，如果废水处理不当，会对人体和水环境造成很大的污染。
因此，寻求先进的水处理方法，提高工作效率和经济效益是至关重要的。
19世纪以来，蒸汽机械得到了广泛的应用。
当螺旋桨的速度增加到一定程度时，船的速度并没有相应增加。
一些蒸汽机船的螺旋桨转速也降低了。
对于这种现象，巴纳比和帕森斯首先提出了“空化”[1]，其中提到了水动力空化。
水动力空化是指当流体的局部压力低于饱和蒸汽压时，在液体中形成空化泡、增长、坍塌的过程。
气泡破裂过程会产生温度和压力的急剧上升，这对水利机械产生影响[2]，如叶轮的损坏，机械的振动加剧和性能下降。
而利用空泡破裂产生的高温高压液体环境，可以强化各种化学和物理过程。
而且与超声空化、光致空化其他两种空化方式相比，水动力空化具有更高的空化效率和更低的能耗。
而且在实际应用中更容易实现，具有绝对的经济优势。
因此，水动力空化技术更适合水处理行业。
随着现代工业的快速发展，水动力空化成为一种经济高效、无消毒副产物的水处理方法，受到了广泛研究。
此外，也证明了它是可行的。
本文综述了水动力空化的方法及其对不同类型污水(微生物废水、染料废水和其他工业废水)的处理效果。
阐述了空化、气泡破裂的影响及水处理机理。
文丘里管空化生成微米气泡的试验
文丘里管空化生成微米气泡的试验
阳希颖;黄广源;宋煜晨;蔡康贝;尹俊连;王德忠
【期刊名称】《净水技术》
【年(卷),期】2023(42)1
【摘要】微米气泡在工业中应用广泛,采用文丘里管空化产生微米气泡具有结构简单、能耗低等优点。
为探究文丘里管空化过程微米气泡的生成规律,文中以水为介质、高速摄像为测量手段,探讨了空化数对于微米气泡尺寸分布的影响。
试验发现:空化程度最剧烈时气泡直径分布最广,在20~230μm,并服从多元高斯分布;随着空化数的增加,空化程度有所降低,气泡Sauter平均直径增加而气泡数量降低。
此研究为空化生成微米气泡的方法提供了重要的数据支撑。
【总页数】8页(P138-145)
【作者】阳希颖;黄广源;宋煜晨;蔡康贝;尹俊连;王德忠
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.文丘里空化空蚀杀灭大肠杆菌的试验研究
2.文丘里式气泡发生器气泡碎化特性研究
3.三相磨粒流文丘里管结构空化辅助抛光机理与试验
4.文丘里管式微气泡发生器内单气泡碎化行为的数值模拟
5.文丘里式微气泡发生器气泡碎化数值研究
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水力空化在食品加工和水处理工业的应用
水力空化在食品加工和水处理中的应用Parag R.Gogate摘要水力空化，长期以来被认为是流体系统的一个不易解决的问题，当用于强化各种物理和化学处理应用时，可以作为超声空化的替换方法，是超声空化的强劲竞争对手。
水利空化产生热点，高活性自由基，与流体回路流量相关的扰动，可以用于强化各种物理/化学变化处理应用。
目前的工作聚焦水力空化的各个方面，包括基本原理、基于空泡动力学分析的选择运行参数最优组合的建议、反应器设计和食品加工和水处理工业各方面应用的综述。
本文重点讲解了水力空化在食品消毒、微生物细胞破碎释放酶、水消毒和水处理方面的应用。
使用水力空化处理也能取得超声空化处理相同的效果，能量效率比超声空化高，但是处理规模比超声空化的要大。
Keywords 水力空化 . 食品消毒 .微生物细胞破碎 .水消毒.水处理 . 过程强化前言空化现象包括空泡的产生、发展和溃灭过程，空穴在极短的时间间隔（百万分之一秒）力不断的出现、消失，释放大量的能量，产生非常高的局部能量密度（单位体积释放的能量）和高温（1000-10000K）高压（100-5000bar），这个现象通过在空化器(Suslick 1990内对数百万个点进行测量证实。
空化现象产生高活性自由基，能够用于清洗。
而且空化对流体的扰动作用，增加固体催化剂的比表面积，增大系统的质量传递比率(Mason and Lorimer 1988;Luche 1999。
空化根据产生方式可以分为四类：声空化、水力空化、光空话和微粒空化。
但是只有水力空化和声空化开发应用于工程中产生物理/化学上的变化，而光空化和微粒空化通常只适用于单空泡空化，不能使本体溶液产生任何物理/化学的变化。
超声(声空化的特殊效用已经成功应用于物理/化学处理工程和生物工业(Povey and Mason 1998; Mason and Lorimer 2002。
如本文所述，应用于木瓜(Fernandez et al. 2008和其他热带水果脱水(Fernandez et al. 2010、水果汁加工(Tiwari et al. 2009和微生物灭活（杀菌消毒） (Walkling-Ribeiro et al. 2009。
文丘里水膜除尘器设计指导
文丘里水膜除尘器设计指导书（一） 计算书部分1、 熟悉资料（1） 设备原理：文丘里水膜除尘器是一种高效湿式除尘器，常用于高温烟气降温和除尘上，其结构包括文丘里洗涤器和旋风水膜除尘器。
了解其原理有助于画图前分析计算。
（2） 土建资料：根据建筑平、立、剖面图，了解除尘设备结构特点为管道合理布局提供参考条件。
（3） 设计依据：依据建筑条件图和设计规范、设计手册、技术措施、标准图集设计。
2、 设计过程文丘里除尘器的设计主要包括三个主要内容：净化气体量、文丘里管和捕集器的主要尺寸的确定。
（1） 净化气体量Q 的确定净化气体量可以根据生产工艺物料平衡和燃烧装置的燃烧计算来求，也可以采用直接测量的烟气量数据。
对于烟气量的设计与计算，都以文丘里管前的烟气性质和状态参数为准。
为了简化设计计算，计算时可以不考虑其漏风系数、烟气温度的降低、烟气中水蒸气对烟气体积的影响。
（2） 文丘里管几何尺寸的确定1） 喉管①喉管截面积 通常按式（1-1）计算。
03600u Q t A = （1-1） 式中 A 0— 喉管的截面积，m2 Q t —温度为t 时气体口的气体流量，m 3/hu 0— 通过喉管的气体流速，m/s②确定高宽比求得高、宽2） 收缩管① 收缩管进气端截面积 通常按与之相连的进气管道形状计算，计算公式为：113600u Q t A = （1-2） 式中 A 1—收缩管进气端的截面积，Q t —温度为t 时气体口的气体流量，m 3/hu 1— 收缩管进气端气体的速度，m/s② 计算截面收缩管进气端的高度和宽度③ 确定收缩角1θ④ 矩形文丘里管的收缩管长度 矩形收缩管长度L 1可以按式（1-3）和式（1－4） 计算，取两式最大值作为收缩管的长度。
2cot 2a a L 101a1θ-= （1－3）2cot 2b b L 101b 1θ-= （1－4）L 1a —用收缩管进气端高度1a 和喉管高度0a 计算收缩管长度，mL 1b —用收缩管进气端宽度b 1和喉管宽度b 0计算收缩管长度，m3） 扩散管①扩散管出气端的截面积 其计算式如下223600u Q A t = （1－5） 式中 A 2—扩散管出气端的截面积，m 2Q t —温度为t 时气体口的气体流量，m 3/hu 2—扩散管出气端气体的速度，m/s②计算截面扩散管出气端的高度和宽度③确定扩散角2θ④矩形文丘里管的扩散管长度 矩形扩散管长度L 2可以按式（1－6）和式（1－7）计算，取两式最大值作为扩散管的长度。
文丘里水膜除尘器设计指导
文丘里水膜除尘器设计指导
首先，设计文丘里水膜除尘器时，需要考虑其工作原理。
文丘里水膜
除尘器是利用水膜在高速气流中形成润湿膜，并与颗粒物发生冲突，从而
使颗粒物与水滤出。
因此，在设计水膜除尘器时，需要确保气流与水膜的
接触面积足够大，以提高除尘效果。
其次，设计水膜除尘器时，需要考虑其整体结构。
通常情况下，水膜
除尘器包括进气管道、布料和喷水系统。
进气管道应设计为流线型，以减
少气流的阻力。
同时，进气口和布料的距离需要合理设置，以保证气流在
布料上形成水膜，并与颗粒物发生冲突。
喷水系统应确保水量和压力稳定，以满足除尘要求。
第三，设计水膜除尘器时，需要考虑水的循环和处理。
由于水膜除尘
器需要不断提供清洁的水来形成水膜，因此需要考虑水的循环和处理。
通
常情况下，可以设置循环水系统，将排放水通过处理设备进行过滤和净化，再循环使用。
此外，还可以设置在线监测系统，监测水质，并及时调整处
理设备，以保证水的清洁程度。
最后，设计水膜除尘器时，需要考虑设备的维护和保养。
水膜除尘器
在使用过程中，会产生一定的沉积物和污垢，因此需要定期进行清洗和维护。
此外，还需要关注设备的运行状态，及时检查和更换磨损的部件，以
确保水膜除尘器的正常运行。
综上所述，设计文丘里水膜除尘器时，需要考虑其工作原理、整体结构、水的循环和处理，以及设备的维护和保养。
通过合理设计和实施这些
措施，可以提高水膜除尘器的除尘效果，保证工作区域的清洁。
文丘里流量计实验
文丘里流量计实验(新)一、实验目的和要求、1、掌握文丘里流量计的原理。
2、学习用比压计测压差和用体积法测流量的实验技能。
3、利用量测到的收缩前后两断面1-1和2-2的测管水头差h ∆，根据理论公式计算管道流量，并与实测流量进行比较，从而对理论流量进行修正，得到流量计的流量系数μ，即对文丘里流量计作出率定。
一、实验装置 1. 仪器装置简图124567321891011121234图一 文丘里流量计实验装置图1. 自循环供水器2. 实验台3. 可控硅无级调速器4. 恒压水箱5. 溢流板6. 稳水孔板7. 文丘里实验管段8. 测压计气阀9. 测压计10. 滑尺11. 多管压差计12. 实验流量调节阀[说明]1. 在文丘里流量计7的两个测量断面上, 分别有4个测压孔与相应的均压环连通, 经均压环均压后的断面压强，由气—水多管压差计9测量, 也可用电测仪测量。
2. 功能(1) 训练使用文丘里管测量管道流量和采用气—水多管压差计测量压差的技术;(2) 率定流量计的流量系数μ, 供分析μ与雷诺数Re的相关性;(3) 可供实验分析文氏流量计的局部真空度, 以分析研究文氏空化管产生的水力条件与构造条件及其他多项定性、定量实验。
3. 技术特性(1) 由可控硅无级调速器控制供水流量的自循环台式装置实验仪;(2) 恒压供水箱、文丘里管及实验管道采用丘明有机玻璃精制而成。
文丘里管测压断面上设有多个测压点和均压环;(3) 配有由有机玻璃测压管精制而成的气 水多管压差计, 扩充了测压计实验内容;(4) 为扩充现代量测技术, 配有压差电测仪, 测量精度为0.01;(5) 供电电源: 220V、50HZ; 耗电功率:100W;(6) 流量: 供水流量0～300ml/s, 实验管道过流量0～200ml/s;(7) 实验仪专用实验台: 长×宽=150cm×55cm 。
二、安装使用说明:1. 安装仪器拆箱以后, 按图检查各个部件是否完好, 并按装置图所示安装实验仪, 各测点与测压计各测管一一对应,并用连通管联接, 调速器及电源插座可固定在实验台侧壁或图示位置, 调速器及电源插座位置必须高于供水器顶;2. 通电试验加水前先接上220V交流市电, 顺时针方向打开调速器旋钮, 若水泵启动自如, 调速灵活, 即为正常。
文丘里洗涤器
文丘里收缩角
收缩角度的不同，主要影响的是喷嘴喷淋洗涤液反 射流股汇集于文丘里管道中心的位置，而净化效率 的主要影响因素是喉口长度与工作参数喉口气速和 液气比，因而文丘里收缩角的改变对净化效率的影 响作用不明显，但是收缩角的改变对文丘里压力损 失有一定影响，收缩角越大，管内气流阻力越大， 造成文丘里总体压力损失越大。
7
参考文献
1、文丘里洗涤器净化生物质燃气焦油特性的研究 常家富 山东大学 2、生物质热解焦油脱除方法研究进展 吴悠 赵立欣 孟海波 丛宏斌 姚宗路 侯书林 中国农业大学工学院 农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点 实验室 3、文丘里洗涤器的应用及结构设计 孔雅彬 山西佳净环保工程有限公司
5
文丘里扩散角
同理，扩散角大小的改变对净化效率没有明显的影 响，扩散角的增大，文丘里总体压力损失稍有提高 ，这是因为文丘里的扩散管具有一定的凝聚和压力 恢复作用，文丘里出口管段直径确定时，扩散角越 大则扩散段长度越短，影响了扩散段的净化效果与 压力的恢复。
6
研究结果
党玉春等研究了文丘里的喉管长度、喉管直径、收 缩角、扩散角等几何参数对效率的影响，得到最佳 的工艺参数为喉管长度70mm、喉管直径50mm ，收缩角6°，扩散角22°
影响除焦效率的因素包括喉管长度、扩散角、收缩 角。
3
喉管长度
喉管长度对文丘里除焦性能主要影响主要体现在提 高洗涤液在喉管内的停留时间，使焦油颗粒与洗涤 液液滴之间有充足的碰撞运动；另一方面需要燃气 所携带的焦油粒子与洗涤液液滴之间具有一定的相 对运动速度，即需要保证液滴在喉管出口处速度与 喉管气速的比值β。
文丘里洗涤器
文丘里洗涤器又称文丘里管除尘器，是一种投资 省、效率高的湿法净化设备。
文丘里施肥器水力空化数值模拟
文丘里施肥器水力空化数值模拟吴冬;卿启湘;文桂林【摘要】A bstr act:The Venturi injector is widely used in the Water and fertilizer synchronization irrigation.Its structural parame-ters have significant effect on irrigation effect.However, there is little research on its structure design and parameter opti-mization,and there is no uniform standard.Hydrodynamic cavitation is a complex fluid dynamic phenomenon occurring at the throat of the venturi injector when the pressure reaches a critical value.It is necessary to consider the internal cavitati-on of venturi injector for its structural design and parameter optimization.This paper presents a numerical simulation mod-el for internal flow of venturi injector which considers the effect of hydrodynamic cavitation.The numerical simulation re-sults are in agreement with the experimental results, which can provide technical support for the simulation calculation, structural design and optimization of Venturi injector.%文丘里施肥器在水肥一体化灌溉中应用广泛,其结构参数对灌溉效果影响显著,但对其结构设计及参数优化却研究较少,也没有统一的参数标准.水力空化,是文丘里施肥器入口压力达到一临界值后,在其喉部发生的复杂流体动力学现象,是文丘里施肥器结构设计及参数优化所必须考虑的.为此,提出了一种数值模拟文丘里施肥器内部流动的仿真模型,该模型考虑了水力空化的影响,数值模拟结果与试验结果吻合,为文丘里施肥器的仿真计算、结构设计与优化提供了技术支持.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2018(040)011【总页数】5页(P12-16)【关键词】文丘里施肥器;水力空化;数值模拟;结构优化【作者】吴冬;卿启湘;文桂林【作者单位】湖南大学特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;湖南大学特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;湖南大学特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】S224.210 引言文丘里管应用范围广泛。
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基于多孔板和文丘里管的空化器设计及应用
摘要；本文根据现有水力空化发生器文丘里管和多孔孔板设计出新的水力空化发生器，阐述了其理论模型，并通过亚甲基蓝试验得到了新设计的空化器的空化效果，试验结果表明新设计的空化器比只有孔板的处理水的效果好。
关键词，文丘里管 多孔板 水力空化
Abstract:
Key words
0 引言
空化是一种非常复杂的流体动力现象,是液体所特有的。
当流场中某处的局部压力低于该处饱和蒸气压力时,不仅溶在水中的空气会逸出,而且水也开始汽化，在水中形成许多由空气和蒸气组成的空泡, 这些空泡被水流挟带着到达高压时溃灭。
空泡爆发性生长、膨胀、收缩、溃灭的整个过程就称为水力空化。
水力空化技术的空化效率和空化器有着密切的关系，水力空化装置是利用水力空化技术的关键和核心。
液体流过一个收缩装置(如几何孔板或者文丘里管)时产生压降，溶解在液体中的气体会释放出来，当压力降至液体的饱和蒸汽压甚至以下时，由于液体的剧烈汽化而产生大量空化泡，空化泡将随液体流动形成了两相流，当流动的压力增大时，空化泡的体积将急剧缩小直至溃灭．但是空化过程是一个很复杂的物理过程．空化的发生、发展和溃灭与水力空化装置（多孔板或文丘里管）的几何结构、空化器进口压力、空化器下游恢复压力密切相关。
判别空化初生和衡量空化强度的是空化数，空化数定义为：
r v 200.5v V P P C ρ-= （1）
式中：P r —流体下游恢复压强；
v 0—限流区平均流速；
P v —流体指定温度下的饱和蒸汽压；
ρ— 流体密度。
1 空化器的设计
1.1 空化发生的机理
液体空化是由于中局部压强过低引起的，局部压强降低是由于液体流动状况决定的，当水流通过一收缩装置时，水流被增速，降压，只有当压强降至到相应的水温汽化压强以下时，水就会产生空化。
图 1
图1所示为一收缩装置的有压管流，当液体不能被压缩时，列出截面1-1和截面2-2的能量方程式 1
11
2
22
1222e P V P V Z Z h g g ααγγ++=+++ (2)
式中h e 为流段的水头损失，若Z 1=Z 2，则有 2
1
11
2222e P P V V
h g g ααγγ=+-- （3）
根据空化产生的条件V i C C ≤（临界空化数）及公式（1）得到空化发生条件： 22()g v P P P R δ
≤+- （4）
1.2文丘里管和孔板结合空化器的设计
水力空化发生装置主要两种，一是孔板，二是文丘里管。
在同样的条件下，孔板装置适合于产生强烈空化效应，文丘里装置更适合于产生温和空化效应。
这是因为文丘里的空化流动中气泡的辐射运动属于稳定的振荡型，而孔板空化流动中气泡的辐射运动属于瞬时运动型。
这是由于2种不同类型的压力梯度作用的结果[3],将两者结合起来，会对压力场产生影响，从而影响空化效果。
图1是这种空化器的设计方案。
[2] 邓洁. 多孔板水力空化装置及其强化效应的试验研究.(硕士学位论文),湖南大学，2008.4
[3] 王伟民.应用水力空化技术灭杀富营养化水体中藻类的研究.(硕士学位论文)扬州大学.2009.。