本发明涉及气泡发生装置，尤其涉及一种涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置。
背景技术：
1、微纳米气泡水因其在工业水处理、环保、医疗、农业等领域具有广阔的应用前景，近年来受到了广泛关注。微纳米气泡具有直径小、表面积大、上升速度慢、在水中存在时间长、气泡内压大、气泡表面携带自由电荷、气泡溃灭后释放自由基等特点，能够有效增加气体与液体间的接触面积，从而大大提高了气体的溶解率，加快了气液间的化学反应速度，增强了流体间的传质效率等特点。
2、目前，微纳米气泡制备发生器采用了多种技术方法，主要包括机械式、气体溶解式、电解式和化学反应式四种类型。这些方法涵盖了加压溶气释放法、分散空气法、射流曝气法、超声空化法、电解法、旋回液流法、多相涡流气液剪切法、过流断面渐缩突扩法、扩散盘法、化学反应法等多种具体技术。其中，机械式和气体溶解式在工业、农业和水处理领域应用尤为广泛。机械式中，旋回液流法和过流断面渐缩突扩法被广泛采用。旋流法和多相涡流气液剪切法，利用高速旋流和水力剪切等手段，为气体与液体的混合创造极端条件，通过反复剪切破碎空气，使其与水体充分混合，进而产生大量微纳米气泡。这种方法能够精准控制气泡的直径范围，使其在5纳米到20微米之间。而过流断面渐缩突扩法则通过气液混合流体在装置内的反复收缩、扩散、撞击、反流、挤压和旋流等过程，最终生成微纳米气泡。文丘里管、多次穿孔、卡门涡街等类型的微纳米气泡发生装置都是基于这一原理设计而成的。气体溶解式则主要依赖于扩散盘法，这是一种较早出现且效果显著的微纳米气泡发生装置。压缩气体通过多孔板上的微孔均匀地进入水体，并通过振动、旋转或剪切的方式产生强大的剪切力，使气泡细化至合适的尺寸，从而生成微纳米气泡。这些技术方法的主要目的是使气体分子从气液界面解离，并在液相中形成气泡。这些气泡在水中的溶解率超过85％，并且由于气泡表面电荷的作用，可以在水体中稳定存在，不会像常规气泡一样融合增大而破裂。
3、传统的微纳米气泡发生器在水中的喷射布散方式，主要依赖于出口流动惯性的自由扩散，这种方式虽然简单自然，但在立式罐体或大型水池内等某些应用场景中却显得效率不足。自由扩散的喷射方式使得气泡在水中的分布受到流速、温度、压力、罐内结构等多种因素的影响，导致气泡分布不均匀，且难以控制气泡的喷射方向和角度。这在一定程度上限制了微纳米气泡技术的应用效果和范围。特别是在需要精准控制气泡分布和喷射方向的场合，如污水处理中的特定区域处理、农业灌溉中的定点施肥等，传统的自由扩散方式显然无法满足需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，包括壳体，所述壳体由依次设置的气液混合流体入口段、流道变化涡流生成段及涡街振荡喷头出口段构成；所述气液混合流体入口段设置有转向流道，所述壳体上固定连通有进水管，所述进水管的出水方向沿所述转向流道的切向设置；所述流道变化涡流生成段设置有多杯型串联流道，所述多杯型串联流道与所述转向流道连通；所述涡街振荡喷头出口段设置有涡街振荡喷头，所述涡街振荡喷头与所述多杯型串联流道连通；所述转向流道、所述多杯型串联流道及所述涡街振荡喷头同轴设置。
3、优选的，所述气液混合流体入口段的内侧设置有隔板一，所述隔板一固定安装在所述壳体内壁上；所述隔板一靠近所述进水管的一侧设置有环形挡板和连通管一，所述壳体、所述环形挡板和所述连通管一由外到内依次同轴设置；所述连通管一固定连接在所述隔板一上，且所述连通管一贯穿所述隔板一设置；所述环形挡板固定连接在所述壳体上，且所述环形挡板与所述隔板一之间设置有间隙；所述壳体、所述环形挡板和所述连通管一之间形成所述转向流道，所述进水管的出水方向沿所述环形挡板的切向设置。
4、优选的，所述多杯型串联流道连通包括若干个串联设置的导流件，所述导流件包括同轴依次设置的连通管二、锥形罩、连通管三和隔板二，所述隔板二固定安装在所述壳体内壁上；所述连通管二设置于所述锥形罩的外侧并与所述锥形罩固定连接，所述连通管三设置于所述锥形罩的内侧，且所述连通管三和所述锥形罩均固定安装在所述隔板二上，所述连通管三与所述锥形罩之间设置有间隙；靠近所述转向流道的所述导流件中的所述连通管二与所述转向流道连通，其余所述导流件中的所述连通管二与相邻的所述导流件中的所述连通管三固定连通，远离所述转向流道的所述导流件中的所述连通管三与所述涡街振荡喷头连通；所述锥形罩上开设有通孔一，所述隔板二上开设有通孔二，所述通孔二设置于所述锥形罩与所述壳体之间。
5、优选的，所述通孔一与所述通孔二分别设置于所述连通管三相对的两侧，且相邻两所述导流件中的所述通孔一和所述通孔二交错设置。
6、优选的，所述涡街振荡喷头出口段的内壁上固定连接有隔板三，所述隔板三靠近所述多杯型串联流道的一侧设置有变径管，所述变径管的两端分别与所述多杯型串联流道、所述涡街振荡喷头连通；所述变径管靠近所述隔板三一端的侧壁上开设有通孔三。
7、优选的，所述变径管靠近所述多杯型串联流道的一端与所述多杯型串联流道的出口端内径一致，所述变径管的中部内径小于所述多杯型串联流道的出口端内径，所述变径管靠近所述隔板三的一端内径不小于所述多杯型串联流道的出口端内径。
8、优选的，所述涡街振荡喷头为扁平状结构，所述涡街振荡喷头包括主流道，所述主流道的两侧均设置有回流管，所述回流管的一端连通于所述涡街振荡喷头的入口端，所述涡街振荡喷头的入口端为渐扩式结构；所述涡街振荡喷头的出口端两侧均为弧形结构，两所述回流管的另一端分别连通于两所述弧形结构处。
9、优选的，所述涡街振荡喷头的出口端固定连通有出水管，所述出水管为喇叭形结构，所述出水管的小径端靠近所述涡街振荡喷头设置。
10、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
11、1、本发明通过创新的流道设计，实现了结构的简化，不仅降低了制造难度，还提高了产品的维护效率，从而更易于工业化推广和产品后期维护；这种简化设计不仅减少了制造成本，还使得设备的调试和故障排查变得更为便捷，大大提高了生产效率。
12、2、本发明摒弃了传统动部件的使用，从而避免了设备不稳定和能耗高的问题；无动部件的设计使得装置密封更为可靠，降低了设备故障率，同时也使得装置在水深方面的应用更为广泛；此外，由于无需消耗额外的能量来驱动动部件，本发明的能耗大大降低，进一步降低了运营成本和维护难度。
13、3、本发明采用通透的流道设计，减少了杂质、颗粒或悬浮物的积聚，从而避免了堵塞现象的发生，可有效降低了堵塞风险，确保了微纳米气泡的生成效果和能量效率，提高了气泡的溶解性和稳定性。
14、4、本发明通过增设涡街振荡喷头，实现了气泡的高效布散功能；喷头的设计使得气泡能够在不同的方向上被喷射而出，从而扩大了气泡的布散范围；使本发明在需要大范围液体处理的场景和农业领域用水量大的场景中具有广泛的应用前景。
1.一种涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)由依次设置的气液混合流体入口段、流道变化涡流生成段及涡街振荡喷头出口段构成；所述气液混合流体入口段设置有转向流道，所述壳体(1)上固定连通有进水管(2)，所述进水管(2)的出水方向沿所述转向流道的切向设置；所述流道变化涡流生成段设置有多杯型串联流道，所述多杯型串联流道与所述转向流道连通；所述涡街振荡喷头出口段设置有涡街振荡喷头，所述涡街振荡喷头与所述多杯型串联流道连通；所述转向流道、所述多杯型串联流道及所述涡街振荡喷头同轴设置。
2.根据权利要求1所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述气液混合流体入口段的内侧设置有隔板一(3)，所述隔板一(3)固定安装在所述壳体(1)内壁上；所述隔板一(3)靠近所述进水管(2)的一侧设置有环形挡板(4)和连通管一(5)，所述壳体(1)、所述环形挡板(4)和所述连通管一(5)由外到内依次同轴设置；所述连通管一(5)固定连接在所述隔板一(3)上，且所述连通管一(5)贯穿所述隔板一(3)设置；所述环形挡板(4)固定连接在所述壳体(1)上，且所述环形挡板(4)与所述隔板一(3)之间设置有间隙；所述壳体(1)、所述环形挡板(4)和所述连通管一(5)之间形成所述转向流道，所述进水管(2)的出水方向沿所述环形挡板(4)的切向设置。
3.根据权利要求1所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述多杯型串联流道连通包括若干个串联设置的导流件，所述导流件包括同轴依次设置的连通管二(6)、锥形罩(7)、连通管三(8)和隔板二(9)，所述隔板二(9)固定安装在所述壳体(1)内壁上；所述连通管二(6)设置于所述锥形罩(7)的外侧并与所述锥形罩(7)固定连接，所述连通管三(8)设置于所述锥形罩(7)的内侧，且所述连通管三(8)和所述锥形罩(7)均固定安装在所述隔板二(9)上，所述连通管三(8)与所述锥形罩(7)之间设置有间隙；靠近所述转向流道的所述导流件中的所述连通管二(6)与所述转向流道连通，其余所述导流件中的所述连通管二(6)与相邻的所述导流件中的所述连通管三(8)固定连通，远离所述转向流道的所述导流件中的所述连通管三(8)与所述涡街振荡喷头连通；所述锥形罩(7)上开设有通孔一(10)，所述隔板二(9)上开设有通孔二(11)，所述通孔二(11)设置于所述锥形罩(7)与所述壳体(1)之间。
4.根据权利要求3所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述通孔一(10)与所述通孔二(11)分别设置于所述连通管三(8)相对的两侧，且相邻两所述导流件中的所述通孔一(10)和所述通孔二(11)交错设置。
5.根据权利要求1所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述涡街振荡喷头出口段的内壁上固定连接有隔板三(12)，所述隔板三(12)靠近所述多杯型串联流道的一侧设置有变径管(13)，所述变径管(13)的两端分别与所述多杯型串联流道、所述涡街振荡喷头连通；所述变径管(13)靠近所述隔板三(12)一端的侧壁上开设有通孔三。
6.根据权利要求5所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述变径管(13)靠近所述多杯型串联流道的一端与所述多杯型串联流道的出口端内径一致，所述变径管(13)的中部内径小于所述多杯型串联流道的出口端内径，所述变径管(13)靠近所述隔板三(12)的一端内径不小于所述多杯型串联流道的出口端内径。
7.根据权利要求1所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述涡街振荡喷头为扁平状结构，所述涡街振荡喷头包括主流道(14)，所述主流道(14)的两侧均设置有回流管(15)，所述回流管(15)的一端连通于所述涡街振荡喷头的入口端，所述涡街振荡喷头的入口端为渐扩式结构；所述涡街振荡喷头的出口端两侧均为弧形结构，两所述回流管(15)的另一端分别连通于两所述弧形结构处。
8.根据权利要求7所述的涡流纳米气泡发生器与涡街振荡喷头耦合的静态装置，其特征在于，所述涡街振荡喷头的出口端固定连通有出水管(16)，所述出水管(16)为喇叭形结构，所述出水管(16)的小径端靠近所述涡街振荡喷头设置。
