本發(fā)明涉及一種基于文丘里管空化的高效空化滅菌裝置，特指應(yīng)用于衛(wèi)生醫(yī)療和水處理行業(yè)的一種空化滅菌裝置。

背景技術(shù)：

空化是一種流體力學(xué)現(xiàn)象?？栈^程中產(chǎn)生的空化泡在崩潰時提供的沖擊波和局部高溫高壓等極端條件可強(qiáng)化物理和化學(xué)過程，可以使液體分子在空化泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生自由基。在溶液中產(chǎn)生空化效果可殺死溶液中的病菌，因此空化在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)和水處理行業(yè)有著很好的應(yīng)用前景，且已獲得了一定的應(yīng)用效果?？栈瘻缇夹g(shù)作為一種較新的技術(shù)越來越受到人們的重視，世界各國都看好其發(fā)展和應(yīng)用前景，爭相研究和發(fā)展這種空化技術(shù)。

采用文丘里管可以產(chǎn)生空化，與超聲空化技術(shù)相比，文丘里管空化裝置簡單、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低、具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。文丘里管內(nèi)的空化多發(fā)生在其喉部，而后空化泡隨著主流向下游遷移，由于文丘里管內(nèi)的流線并不平行，所以空化泡在運(yùn)動過程中不但具有垂直于文丘里管軸心線的速度分量，且遷移過程中隨著壓力升高而崩潰，所以目前基于文丘里管的空化滅菌裝置的效率較高，滅菌需要多次的循環(huán)，能耗高，滅菌成本較高。另外，目前基于文丘里管的空化滅菌裝置的尺寸較小，回路中的流動狀態(tài)混亂，降低了空化泡的存活幾率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了更加有效地利用空化泡滅菌，提高空化滅菌的效率，本發(fā)明提供一種高效空化滅菌裝置。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高效空化滅菌裝置，包括主循環(huán)回路和分支回路；

所述主循環(huán)回路包括循環(huán)泵A、閥門A、文丘里管、中心套管、導(dǎo)流片、外水箱、流量計和一個三通，所述中心套管包括外管和內(nèi)管，所述外管和內(nèi)管之間通過導(dǎo)流片連接；所述循環(huán)泵A出口端通過管道連接文丘里管入口端，文丘里管出口端連接中心套管入口端，中心套管外管的出口端連接外水箱入口端，外水箱出口端通過管道連接循環(huán)泵A入口端；所述閥門A設(shè)于循環(huán)泵A出口端與文丘里管入口端之間，所述流量計設(shè)于外水箱出口端與循環(huán)泵A入口端之間或設(shè)于循環(huán)泵A出口端和閥門A之間，所述三通設(shè)于閥門A與文丘里管入口端之間；

所述分支回路包括內(nèi)水箱、循環(huán)泵B和閥門B，所述內(nèi)水箱設(shè)于外水箱內(nèi)，內(nèi)水箱入口端連接中心套管的內(nèi)管，內(nèi)水箱出口管路穿出外水箱與所述三通連接；所述循環(huán)泵B和閥門B均設(shè)于內(nèi)水箱的出口管路上。

所述中心套管外管的直徑與文丘里管喉部直徑相等，中心套管的長度為文丘里管喉部直徑的5～8倍。

有益效果：

本發(fā)明的最大特點(diǎn)在于在文丘里管擴(kuò)散段出口端設(shè)置一中心套管，中心套管與內(nèi)水箱入口對接，充分利用液體經(jīng)過文丘里管時產(chǎn)生的空化泡，因而滅菌效率高、無二次污染，可有效減少循環(huán)次數(shù)，節(jié)約能耗。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)具體需處理的水量選擇合適大小的水箱，并將需處理的含菌溶液通過內(nèi)水箱注入循環(huán)回路內(nèi)，且可通過內(nèi)水箱取出滅菌后的液體；流量計、閥門、循環(huán)泵均為成熟的產(chǎn)品，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.循環(huán)泵A，2.閥門A，3.文丘里管，4.中心套管，5.導(dǎo)流片，6.內(nèi)水箱，7.外水箱，8.流量計，9.循環(huán)泵B，10.閥門B。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1所示，一種高效空化滅菌裝置，包括主循環(huán)回路和分支回路；

所述主循環(huán)回路包括循環(huán)泵A1、閥門A2、文丘里管3、中心套管4、導(dǎo)流片5、外水箱7、流量計8和一個三通，所述中心套管4包括外管和內(nèi)管，所述外管和內(nèi)管之間通過導(dǎo)流片5連接；所述循環(huán)泵A1出口端通過管道連接文丘里管3入口端，文丘里管3出口端連接中心套管4入口端，中心套管4外管的出口端連接外水箱7入口端，外水箱7出口端通過管道連接循環(huán)泵A1入口端；所述閥門A2設(shè)于循環(huán)泵A1出口端與文丘里管3入口端之間，所述流量計8設(shè)于外水箱7出口端與循環(huán)泵A1入口端之間或設(shè)于循環(huán)泵A1出口端和閥門A2之間，所述三通設(shè)于閥門A2與文丘里管3入口端之間；

所述分支回路包括內(nèi)水箱6、循環(huán)泵B9和閥門B10，所述內(nèi)水箱6設(shè)于外水箱7內(nèi)，內(nèi)水箱6入口端連接中心套管4的內(nèi)管，內(nèi)水箱6出口管路穿出外水箱7與所述三通連接；所述循環(huán)泵B9和閥門B10均設(shè)于內(nèi)水箱6的出口管路上。

所述中心套管4外管的直徑與文丘里管3喉部直徑相等，中心套管4的長度為文丘里管3喉部直徑的5～8倍。

下面對本發(fā)明的工作過程和原理進(jìn)行描述：

首先打開閥門A2及閥門B10，將含菌液體通過內(nèi)水箱6和外水箱7注滿主循環(huán)回路和分支回路。依次開啟循環(huán)泵A1和循環(huán)泵B9，此時兩個回路中的液體都開始運(yùn)動，液體通過文丘里管3收縮段時形成高速水流，相應(yīng)的流體靜壓強(qiáng)下降，在文丘里管3喉部，由于液體流速較高而導(dǎo)致液體壓力下降，產(chǎn)生空化，空化區(qū)呈現(xiàn)以文丘里管3軸心線為對稱線的錐形，錐形尖端指向下游。中心套管4與內(nèi)水箱6入口端對接，富含空化泡的液體在中心套管4的導(dǎo)引下進(jìn)入內(nèi)水箱6，參與分支回路的循環(huán)。中心套管4外側(cè)的液體進(jìn)入外水箱7，參與主循環(huán)回路的循環(huán)。主循環(huán)回路與分支回路在文丘里管3上游匯合后再次進(jìn)入文丘里管3進(jìn)行下一次循環(huán)。在循環(huán)過程中，可自內(nèi)水箱6提取滅菌后的液體，也可在外水箱7內(nèi)加入需滅菌的液體。循環(huán)回路中的文丘里管3擴(kuò)散段內(nèi)空化錐的尺寸和回路中的流量分配均可由調(diào)節(jié)閥門開度實(shí)現(xiàn)。

高效空化滅菌裝置主要有兩個回路：主循環(huán)回路和分支回路組成，兩個回路在文丘里管上游匯合。在主循環(huán)回路中，液體在循環(huán)泵A的驅(qū)動下將依次經(jīng)過文丘里管、中心套管、外水箱、流量計、閥門A，而后又到循環(huán)泵A內(nèi)；在分支回路中，液體在循環(huán)泵B的驅(qū)動下經(jīng)過閥門B，然后與主循環(huán)回路在三通處匯合，而后依次經(jīng)過文丘里管、中心套管、內(nèi)水箱、再通過管路回到循環(huán)泵B內(nèi)。通過調(diào)節(jié)分支回路的閥門B開度來控制主循環(huán)回路內(nèi)的液體流量大小，在文丘里管擴(kuò)散段出口處設(shè)置了中心套管，根據(jù)流體動力學(xué)原理，液體在文丘里管內(nèi)流動時，在文丘里管喉部由于高速而導(dǎo)致低壓，而后在喉部出口的擴(kuò)散段內(nèi)產(chǎn)生錐狀的空化區(qū)，該空化區(qū)以文丘里管的軸心線為對稱軸，空化區(qū)在文丘里管內(nèi)延伸的軸線方向長度和空化泡的量取決于裝置的運(yùn)行參數(shù)。本發(fā)明中通過在文丘里管下游設(shè)置中心套管，含有大量空化泡的液體被中心套管收集，中心套管的內(nèi)管與內(nèi)水箱入口端對接，從而液體自中心套管進(jìn)入內(nèi)水箱，大量空泡在內(nèi)水箱中潰滅將高效殺死其中的病菌；在內(nèi)水箱外設(shè)置外水箱，外水箱中接收的液體為流過中心套管外圍空間的液體，外水箱與主循環(huán)回路相匯合。內(nèi)水箱內(nèi)的液體，其空化滅菌效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于外水箱。

根據(jù)流體動力學(xué)原理及空化滅菌機(jī)理，循環(huán)泵為回路中的液體流動提供能量，驅(qū)動其在回路中循環(huán)，流動的液體經(jīng)過文丘里管產(chǎn)生空化，欲達(dá)到滅菌的效果，一方面要求空化泡的量足夠大，二方面要求空化泡的潰滅盡量要發(fā)生在水箱中。本發(fā)明充分利用了文丘里管內(nèi)空化區(qū)的典型形狀，以收集空化泡和合理設(shè)置空化泡的潰滅環(huán)境作為提高空化滅菌效果的主要措施。收集空化泡通過中心套管實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)置內(nèi)外水箱，將空化泡的潰滅安排在充滿液體的水箱中。整套裝置的加工易于實(shí)現(xiàn)，同時，可自內(nèi)水箱提取滅菌后的液體，也可在外水箱內(nèi)加入需滅菌的液體。循環(huán)回路中的文丘里管擴(kuò)散段內(nèi)空化錐的尺寸和回路中的流量分配均可由閥門開度控制。