一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置制造方法
【專利摘要】一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，包括上、下順次布置的壓力水進(jìn)水管，擴(kuò)散管、混和管和出水管，壓力水進(jìn)水管，擴(kuò)散管、混和管立式配置，出水管橫向配置，擴(kuò)散管為帶有兩個(gè)漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)管，在第一漸擴(kuò)段的錐形外圓周面上開設(shè)進(jìn)氣孔，混和管的內(nèi)徑為D4，壓力水進(jìn)水管下端沿軸向插入擴(kuò)散管上端，混合管上端沿軸向插入擴(kuò)散管的混和區(qū)，出水管包括分別位于魚池的上、中、下層水體內(nèi)的三根出水支管，三根出水支管分別與混和管的中部、下部、底部連通，本裝置氧氣溶解充分，可改善高密度養(yǎng)殖的水體流態(tài)，促進(jìn)顆粒有機(jī)物的高效排出，可有效去除高密度養(yǎng)殖中魚類呼吸作用積累的二氧化碳，改善養(yǎng)殖池水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，適用性廣泛。
【專利說明】一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高密度工廠化室內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，尤其涉及一種進(jìn)水增氧曝氣裝置。【背景技術(shù)】
[0002]水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中，曝氣裝置主要作用是為養(yǎng)殖動物提供充足的氧氣，促進(jìn)養(yǎng)殖動物健康生長。現(xiàn)有曝氣裝置有兩類:一類是鼓風(fēng)曝氣裝置，又分為大孔曝氣裝置、中孔曝氣裝置、小孔曝氣裝置和微孔曝氣裝置；另一類是機(jī)械表面曝氣裝置，常用葉輪、葉片旋轉(zhuǎn)擊打水面實(shí)現(xiàn)增氧目的。后者能耗高、不適于室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖采用。因此目前通常使用是鼓風(fēng)曝氣裝置。在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中，曝氣具有增氧、脫除二氧化碳、推流、改善水體流態(tài)等多重功能，合理的設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)對于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)整體性能具有重要的意義。
[0003]隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)逐漸向高密度、集約化方向的發(fā)展,對養(yǎng)殖水體中溶解氧濃度的要求越來越高。溶解氧通常是高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖容量的第一限制因子。為適應(yīng)現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展需求，高密度工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中通常采用純氧作為鼓風(fēng)曝氣裝置的氣源，為利于純氧在水體中的溶解，一般是通過獨(dú)立的設(shè)備如低壓溶氧器、高壓溶氧器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)氧氣溶解。
[0004]這種純氧鼓風(fēng)曝氣增氧方式存在下述缺陷:
[0005]1、在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場，制氧工廠少，純氧難以獲得，嚴(yán)重制約了高密度工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖在當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。
[0006]2、傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣增氧裝置一般通過曝氣石和微孔曝氣盤向魚池空氣曝氣，前者具有氣泡大、氣泡不均勻、氣水接觸時(shí)間短，導(dǎo)致氧氣利用率低等缺點(diǎn)；后者具有壓力損失大、布?xì)獠痪鶆颉⒁锥氯?、易破損等缺點(diǎn)。
[0007]3、一般是通過獨(dú)立的專用設(shè)備如低壓溶氧器、高壓溶氧器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)氧氣溶解。并且對整套裝置的密封性要求很高，如果出現(xiàn)設(shè)備故障、管路破損，導(dǎo)致純氧泄露，容易導(dǎo)致生產(chǎn)意外事故。
[0008]4、隨著養(yǎng)殖密度的提高，養(yǎng)殖動物呼吸排出的二氧化碳濃度不斷累積，一方面導(dǎo)致養(yǎng)殖動物的呼吸困難，同時(shí)二氧化碳會通過水體氣體分壓的改變影響氧氣的溶解效率，但現(xiàn)有的曝氣方式無法有效去除養(yǎng)殖水體中的二氧化碳，這使得養(yǎng)殖池二氧化碳的去除問
題顯得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種無需純氧供氣，無需曝氣石或曝氣盤的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，該裝置在進(jìn)水同時(shí)實(shí)現(xiàn)增氧，省去專用增氧設(shè)備，并能有效去除養(yǎng)殖水體中的二氧化碳，氧轉(zhuǎn)移效率高，結(jié)構(gòu)簡單，使用安全方便，應(yīng)用面廣泛。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:
[0012]所述裝置包括上、下順次布置的壓力水進(jìn)水管，擴(kuò)散管、混和管和出水管，其中，壓力水進(jìn)水管，擴(kuò)散管、混和管立式配置，出水管橫向配置，
[0013]壓力水進(jìn)水管為帶有一個(gè)漸縮段的漸縮管，管體上端是內(nèi)徑為Dl的進(jìn)水區(qū)，管體下端向下漸縮后、形成內(nèi)徑為D2的出水區(qū)，
[0014]擴(kuò)散管為帶有兩個(gè)漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)管，管體上端端口內(nèi)徑與壓力水進(jìn)水管下端端口外徑相對應(yīng)，上端向下第一次漸擴(kuò)后、形成內(nèi)徑為D3的擴(kuò)散區(qū)，在第一漸擴(kuò)段的錐形外圓周面上開設(shè)進(jìn)氣孔，擴(kuò)散區(qū)下方的管體向下第二次漸擴(kuò)后、形成混和區(qū)，混和區(qū)內(nèi)徑與混和管外徑相對應(yīng)，
[0015]混和管的內(nèi)徑為D4，
[0016]壓力水進(jìn)水管下端沿軸向插入擴(kuò)散管上端，壓力水進(jìn)水管的漸縮段和出水區(qū)位于擴(kuò)散管的擴(kuò)散區(qū)中部，
[0017]混合管上端沿軸向插入擴(kuò)散管的混和區(qū)，
[0018]壓力水進(jìn)水管、擴(kuò)散管位于魚池水面上方，混合管上端外露于魚池水面上方，下端伸入魚池水體底部，
[0019]出水管包括分別位于魚池的上、中、下層水體內(nèi)的三根出水支管，三根出水支管分別與混和管的中部、下部、底部連通，
[0020]D4 ≥ D3 > Dl > D2，出水管的總出水面積之和大于等于混合管內(nèi)腔橫截面積。
[0021]根據(jù)雙膜理論，氧氣向水體的傳質(zhì)過程由總傳質(zhì)系數(shù)、修正系數(shù)和溶解氧飽和濃度等因素決定。本發(fā)明裝置通過對供水管路出口的改良，設(shè)計(jì)獨(dú)特的管路出口結(jié)構(gòu)，構(gòu)建局部負(fù)壓吸氣區(qū)，增加供水管路的吸氣功能，形成氣水混流的作用，從而提高總傳質(zhì)系數(shù)實(shí)現(xiàn)氧氣的高效溶解，最終在供水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)供氣的功能。本發(fā)明裝置采用負(fù)壓吸氣增氧、水氣混合、高效溶解、魚池原位“in Situ”去除二氧化碳等原理，改善水體流態(tài)、水體均勻性、顆粒物排出效果等，提高氧氣利用率。
[0022]本裝置的進(jìn)水具有一定的初始速度和壓力，壓力水由進(jìn)水區(qū)進(jìn)入出水區(qū)后水流變細(xì)，然后，水流沿?cái)U(kuò)散管的軸向進(jìn)入擴(kuò)散區(qū)，由于擴(kuò)散區(qū)直徑D3 >出水區(qū)直徑D2 >進(jìn)水區(qū)D1，根據(jù)文丘理原理，直流下沖的壓力水流會對壓力水進(jìn)水管下端上方的擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的空氣產(chǎn)生一個(gè)吸附作用、形成氣水混合流，導(dǎo)致該區(qū)域的空氣向下流動；一方面，氣水混合流在下沖直流進(jìn)入混合區(qū)和混合管時(shí)會使氣、水充分接觸，從而提高氣水接觸面積和紊流系數(shù)，達(dá)到提高氧氣溶解效率的作用，另一方面，由于壓力水進(jìn)水管下端上方的擴(kuò)散區(qū)內(nèi)空氣被吸走，會使該區(qū)域的氣壓降低、形成一個(gè)接近真空狀態(tài)的局部負(fù)壓區(qū)，外界空氣在負(fù)壓的吸引下，由進(jìn)氣孔進(jìn)入該區(qū)域，從而持續(xù)不斷的為裝置補(bǔ)充新鮮空氣；然后，經(jīng)過充分混合、含有大量溶解氧的增氧水流進(jìn)入出水管，此時(shí)管徑變細(xì)，水流速度增加，通過水壓和氣壓一起釋放，從而產(chǎn)生推流效果，使溶解氧均勻擴(kuò)散到魚池內(nèi)、與養(yǎng)殖水體充分混合，可有效去除高密度養(yǎng)殖中魚類呼吸作用積累的二氧化碳，改善養(yǎng)殖池水質(zhì)；最后，三根出水支管分別配置在不同的水層內(nèi)，多個(gè)出水口的立體推流作用，可以為不同的水層立體增氧，更好的利用水流動能，在需要時(shí)還可以關(guān)閉某些出水支管，針對特定水層增氧，非常靈活方便；此外，裝置產(chǎn)生的高速氣液混流帶有大量動能，可改善高密度養(yǎng)殖的水體流態(tài)，因此可利用此特點(diǎn)促進(jìn)養(yǎng)殖水體中的顆粒有機(jī)物等污物的高效排出。
[0023]進(jìn)一步的，壓力水可以通過兩種方式獲得，一種方式是壓力水進(jìn)水管的上端與壓力水泵連通，由壓力水泵直接供應(yīng)壓力水，另一種方式是壓力水進(jìn)水管的上端與蓄水池底部連通，壓力水進(jìn)水管上端開口與進(jìn)氣孔在垂直方向的距離Hl ^ 1M，以保證進(jìn)入擴(kuò)散管內(nèi)的水流具有足夠的初始速度和壓力。
[0024]再進(jìn)一步，混和管下端向下漸縮后，通過一個(gè)90°的彎頭與位于魚池下層水體內(nèi)的出水支管連通，從而保證進(jìn)入下層水體的水流順暢。
[0025]再進(jìn)一步，進(jìn)氣孔為一個(gè)或者多個(gè)，進(jìn)氣孔的大小和數(shù)量保證足夠的進(jìn)氣量即可，進(jìn)氣量與水流流速及負(fù)壓區(qū)氣壓相關(guān)。再進(jìn)一步，考慮到D1/D2的比值、D3/D2比值越大增氧效果越好，但與此同時(shí)，水頭損失也會呈幾何級數(shù)增長，優(yōu)選D1/D2的比值范圍為I < Dl/D2 ( 5，D3/D2 的比值范圍為 I < D3/D2 ( 5。
[0026]再進(jìn)一步，為保證進(jìn)氣孔的負(fù)壓進(jìn)氣效果及氣水混合效果，進(jìn)氣孔與魚池水面在垂直方向的距離H2 ^ 200mm, H2越大氣水混合時(shí)間越長，增氧效果越好。
[0027]再進(jìn)一步，為保證增氧效果，壓力水進(jìn)水管下端與進(jìn)氣孔在垂直方向的距離H3不宜過大，一般小于200mm。
[0028]本發(fā)明的有益效果在于:
[0029]1、由于氣水流的軸向混合作用，該裝置產(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡大大提高氣液兩相的接觸面積，從而提高氧轉(zhuǎn)移效率。
[0030]2、該裝置產(chǎn)生的高速氣液流攜帶有大量動能，通過多個(gè)立體出水口產(chǎn)生良好的推流作用，可改善高密度養(yǎng)殖的水體流態(tài)，促進(jìn)顆粒有機(jī)物的高效排出。
[0031]3、該裝置可有效去除高密度養(yǎng)殖中魚類呼吸作用積累的二氧化碳，改善養(yǎng)殖池水質(zhì)，從而降低水體循環(huán)速率，降低循環(huán)水養(yǎng)殖的能耗。
[0032]4、該裝置通過在養(yǎng)殖池內(nèi)部分水體循環(huán)運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)增氧、推流等作用，不需啟動其它推流設(shè)備即可循環(huán)全池的水，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
[0033]5、該裝置適用水深一般為0.5-2m,適用性廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本裝置一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的正視剖視圖
[0035]圖2為圖1中圓圈部分的放大示意圖
[0036]圖1~2中:1為壓力水進(jìn)水管，101為進(jìn)水區(qū)，102為出水區(qū)，2為擴(kuò)散管，201為擴(kuò)散區(qū)，3為混和管，4為出水管，5為進(jìn)氣孔，6為彎頭。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0038]圖1~2中，裝置包括上、下順次布置的壓力水進(jìn)水管1，擴(kuò)散管2、混合管3和出水管4，其中，壓力水進(jìn)水管1，擴(kuò)散管2、混合管3立式配置，出水管4橫向配置。
[0039]壓力水進(jìn)水管I為帶有一個(gè)漸縮段的漸縮管，管體上端是內(nèi)徑為Dl的進(jìn)水區(qū)101，管體下端向下漸縮后、形成內(nèi)徑為D2的出水區(qū)102。
[0040]擴(kuò)散管2為帶有兩個(gè)漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)管，管體上端端口內(nèi)徑與壓力水進(jìn)水管I下端端口外徑相對應(yīng)，上端向下第一次漸擴(kuò)后、形成內(nèi)徑為D3的擴(kuò)散區(qū)201，在第一漸擴(kuò)段的錐形外圓周面上開設(shè)進(jìn)氣孔5，進(jìn)氣孔5與魚池水面在垂直方向的距離H2≥200mm,擴(kuò)散區(qū)201下方的管體向下第二次漸擴(kuò)后、形成混合區(qū)202，混合區(qū)202內(nèi)徑與混合管3外徑相對應(yīng)。
[0041]混合管3內(nèi)徑為D4，D4>=D3 > D2 > D1，壓力水進(jìn)水管I下端沿軸向插入擴(kuò)散管2上端，壓力水進(jìn)水管I的漸縮段和出水區(qū)102位于擴(kuò)散管2的擴(kuò)散區(qū)201中部，壓力水進(jìn)水管I下端與進(jìn)氣孔5在垂直方向的距離H3小于200mm ;混合管上端沿軸向插入擴(kuò)散管2的混合區(qū)202。
[0042]壓力水進(jìn)水管1、擴(kuò)散管2位于魚池水面上方，混合管3上端外露于魚池水面上方，下端伸入魚池水體底部，出水管4包括分別位于魚池的上、中、下層水體內(nèi)的三根出水支管，三根出水支管分別與混合管3的中部、下部、底部連通，其中，混合管3下端向下漸縮后，通過一個(gè)90°的彎頭6與位于魚池下層水體內(nèi)的出水支管連通。出水管4的總出水面積之和大于等于混合管內(nèi)腔橫截面積。
[0043]壓力水進(jìn)水管I的上端與壓力水泵連通，或者，壓力水進(jìn)水管1的上端與蓄水池底部連通，壓力水進(jìn)水管1上端開口與進(jìn)氣孔5在垂直方向的距離Hl為1~2M。
[0044]針對現(xiàn)有的曝氣裝置能耗高、氣體壓力損失大等缺點(diǎn)，本裝置在通過利用漸縮管提高水流流速，同時(shí)通過局部負(fù)壓吸氣，使氣流與水流沿混合管軸向進(jìn)入混合管。通過混合區(qū)產(chǎn)生徑向混合作用，使氣水充分混合，產(chǎn)生大量、均勻的微細(xì)氣泡，提高氣水接觸面積和紊流系數(shù)從而提高氧氣溶解效率。最后在出水口通過水壓和氣壓一起釋放，從而產(chǎn)生推流效果，具有使溶解氧均勻擴(kuò)散、水體混合以及污物排出的作用。多個(gè)不同高度立體出水，可對不同水層產(chǎn)生推流作用，更好更均勻的利用水流動能。該專利是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的低能耗新型高效曝氣裝置。該裝置主要應(yīng)用于工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(魚、蝦等)的增氧、推流或者去除二氧化碳，也可以用于相關(guān)水處理領(lǐng)域的曝氣增氧以及推流混勻。
【權(quán)利要求】
1.一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于: 所述裝置包括上、下順次布置的壓力水進(jìn)水管(1)，擴(kuò)散管(2)、混合管(3)和出水管(4)，其中，壓力水進(jìn)水管(1)，擴(kuò)散管(2)、混合管(3)立式配置，出水管(4)橫向配置， 壓力水進(jìn)水管(1)為帶有一個(gè)漸縮段的漸縮管，管體上端是內(nèi)徑為Dl的進(jìn)水區(qū)(101 )，管體下端向下漸縮后、形成內(nèi)徑為D2的出水區(qū)(102 )， 擴(kuò)散管(2)為帶有兩個(gè)漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)管，管體上端端口內(nèi)徑與壓力水進(jìn)水管(I)下端端口外徑相對應(yīng)，上端向下第一次漸擴(kuò)后、形成內(nèi)徑為D3的擴(kuò)散區(qū)(201)，在第一漸擴(kuò)段的錐形外圓周面上開設(shè)進(jìn)氣孔(5)，擴(kuò)散區(qū)(201)下方的管體向下第二次漸擴(kuò)后、形成混合區(qū)(202)，混合區(qū)(202)內(nèi)徑與混合管(3)外徑相對應(yīng)， 混合管(3)內(nèi)徑為D4， 壓力水進(jìn)水管(1)下端沿軸向插入擴(kuò)散管(2)上端，壓力水進(jìn)水管(I)的漸縮段和出水區(qū)(102)位于擴(kuò)散管(2)的擴(kuò)散區(qū)(201)中部， 混合管上端沿軸向插入擴(kuò)散管(2)的混合區(qū)(202)， 壓力水進(jìn)水管(1)、擴(kuò)散管(2)位于魚池水面上方，混合管(3)上端外露于魚池水面上方，下端伸入魚池水體底部， 出水管(4)包括分別位于魚池的上、中、下層水體內(nèi)的三根出水支管，三根出水支管分別與混合管(3)的中部、下部、底部連通，
D4 ≥ D3 > D2 > Dl, 出水管(4)的總出水面積之和大于等于混合管內(nèi)腔橫截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:所述壓力水進(jìn)水管(I)的上端與壓力水泵連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:所述壓力水進(jìn)水管(I)的上端與蓄水池底部連通，壓力水進(jìn)水管(I)上端開口與進(jìn)氣孔(5)在垂直方向的距離Hl為I~2M。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:混合管(3)下端向下漸縮后，通過一個(gè)90 °的彎頭(6 )與位于魚池下層水體內(nèi)的出水支管連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣孔(5)為一個(gè)或者多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:D1/D2的比值范圍為1 < D1/D2 ≤5，D3/D2的比值范圍為I < D3/D2 ≤ 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣孔(5)與魚池水面在垂直方向的距離H2≥200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖用魚池進(jìn)水射流共混裝置，其特征在于:壓力水進(jìn)水管(I)下端與進(jìn)氣孔(5)在垂直方向的距離H3小于200mm。
【文檔編號】A01K63/04GK103535317SQ201310539359
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】宋奔奔, 吳凡 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所