Аэратор
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к химическому машиностроению. Целью изобретения является увеличение скорости химического взаимодействия и исключение проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт . Аэратор имеет корпус 1 с входными патрубками 2 и 3 для жидкости и газа и выходным патрубком 5. На валу 6 жестко закреплен ротор 7 с прорезями 8. Покрывные диски 11 и 12 ротора 7 образуют сужающийся кольцевой канал 13. Статор 17 с прорезями 18 расположен в корпусе 1 концентрично ротору 7. Жидкость, поступающая в прорези 8 в виде множества кавитирующих струй, эжектирует газ, находящийся в прорезях 8 и сужающемся канале 13. Под действием центробежного поля большие пузырьки газа перемещаются к оси аэратора. Изобретение позволяет снизить расход используемого газа. 3 ил. Ё VJ VI Ю Ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 3/04
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789758/26 (22) 12.02.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений (72) P.Á.Âàëèòîâ, А.П.Шебланов, Г.A.Êîâрижников и Г.А.Сергеев (53) 628.356(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1190973, кл. В 01 F 5/12, 1980.
Авторское свидетельство СССР
N 528110, кл, В 01 F 7/10, 1973. (54) АЭ PATOP (57) Изобретение относится к химическому машиностроению. Целью изобретения является увеличение скорости химического (и> «Ыао 1717199 А1 взаимодействия и исключение проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт. Аэратор имеет корпус 1 с входными патрубками 2 и 3 для жидкости и газа и выходным патрубком 5, На валу 6 жестко закреплен ротор 7 с прорезями 8. Покрывные диски 11 и 12 ротора 7 образуют сужающийся кольцевой канал 13. Статор 17 с прорезями 18 расположен в корпусе 1 концентрично ротору 7. Жидкость, поступающая в прорези 8 в виде множества кавитирующих струй, эжектирует газ, находящийся в прорезях 8 и сужающемся канале
13. Под действием центробежного поля большие пузырьки газа перемещаются к оси азратора. Изобретение позволяет снизить расход используемого газа. 3 ил, 1717199
10 ческими
20
Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения процессов смешивания и гомогенизации в системе "жидкость-газ".
Изобретение может быть использовано в химической, нефтяной, строительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для диспергирования газа в жидкости, состоящее из резервуара, вертикальной питающей трубы, погруженной в жидкость всасыващей камеры, смонтированной на нижней части трубы центробежного колеса насоса, вращающегося внутри корпуса диффузора и электродвигателя, приводящего в движение центробежное колесо насоса.
Устройство работает следующим образом, При установке корпус диффузора, камера и часть трубы заполняется жидкостью.
После включения двигателя последний приводит во вращение центробежное колесо насоса. Под влиянием центробежной силы жидкость притягивается к колесу и выгоняется наружу, как это имеет место в центробежном насосе. Жидкость, находящаяся в трубе, уходит, а газ резко всасывается во всасывающую камеру и, в свою очередь всасывает газ через трубу. Во всасывающей камере образуются сильные завихрения, вызывавшие образование эмульсии газа в жидкости. Эта эмульсия поступает в колесо и с силой выбрасывается между неподвижными лопатками, Недостатком данного устройства является то, что колесо насоса закручивает газожидкостную смесь во всасывающей камере, что приводит к сепарации газа, которая снижает коэффициент газосодержания ф- газожидкостной смеси, а также к образованию больших газовых пузырьков, что снижает коэффициент поверхности контакта фаз (а), причем эти пузырьки не пульсируют и не схлопываются, тем самым не повышая коэффициент массопереноса (px).
Известен барботер для насыщения жидкости газами тепломассообмена между ними, По наибольшему количеству аналогичных узлов и деталей, масштабам и условиям применения, данное изобретение принято в качестве прототипа.
Барботер состоит из корпуса с днищем, цилиндрической обечайки с крышкой, расположенной на днище корпуса, по оси которой установлен вал с перемешивающим устройством, привода, соединенного муфтой с валом и размещенного под днищем, и патрубка ввода газа. В цилиндрической ! обечайке установлена вертикальная цилиндрическая перегородка, образующая камеру, соединенную с патрубком. В крышке по концентрическим окружностям выполнены отверстия. Между перемешивающим устройством и крышкой друг над другом установлены кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки. Нижняя перегородка соединена с валом, а отверстия в перегородке выполнены, кониБарботер работает следующим образом.
Газ под давлением подается по патрубку в камеру и выходит в корпус, заполненный жидкостью в тот момент, когда совмещены отверстия в крышке и перегородках. Газ отсекается вращающей перегородкой в виде пузырьков. Частота пульсации пузырьков регулируется скоростью вращения перегородки и количеством отверстий. Радиальный поток жидкости, создаваемый перемешивающим устройством, вымывает пузырьки из верхней неподвижной перегородки, не давая им скапливаться и укрупняться.
Прототип как и аналог обладает рядом недостатков. Газосодержание рг газожидкостной смеси будет низким потому, что перемешивающее устройство создает центробежное поле, в результате чего пузырьки, вылетевшие из отверстий верхней неподвижной перегородки, попав в это поле, сепарируются, т.е, газожидкостная смесь дегазируется.
Отсекаемые дискретные порции газа, образующие пузырьки, не обеспечивают повышения коэффициента массопереноса ф®), так как эти пузырьки не пульсируют(не изменяют своих размеров, не схлопываются), т.е, неинтенсивно обновляется межфазная поверхность.
Поверхность контакта фаз (а) также небольшая, так как пузырьки, полученные данным методом (компрессионный метод), имеют большие размеры, Цель изобретения — увеличение скорости химического взаимодействия и исключение проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт.
Поставленная цель достигается тем, что периферийная часть ротора выполнена в виде сужающегося кольцевого канала, Выполнение периферийной части ротора в виде сужающегося кольцевого канала позволит: многократно изменять величину и направление скорости газа относительно жидкости до полного его растворения. Это
1717199 происходит следующим образом. Кавитирующие струи жидкости вылетают из прорезей ротора в кольцевой канал и эжектируют находящийся там газ. По мере сужения кольцевого канала газожидкостные струи сливаются в сплошйой газожидкостный поток. К тому времени скорость газа изменилась от нуля до скорости газожидкостного потока, т.е. относительно жидкости скорость газа стала равной нулю. Под воздействием центробежного поля, создаваемого ротором,.большие (сепарируемые под воздействием центробежного поля) пузырьки газа будут сепарироваться, перемещаясь в сторону оси аэратора. В этот момент времени направление скорости газа изменится на противоположное, а ее величина относительно жидкости будет больше скорости газожидкостного потока. Такой режим движения газа способствует повышению коэффициента массопереноса 4), так как интенсивно обновляется .межфазная поверхность; получить более мелкие газовые пузырьки за счет увеличения скорости столкновения между сепарационными большими газовыми пузырьками, движущимися в направлении к оси аэратора, и последующим газожидкостным потоком, движущимся к периферии. Это позволит увеличить поверхность контакта фаз (а); создать условия для пульсации и схлопывания больших газовых пузырьков, за счет изменения гидростатического давления газожидкостного потока, движущегося по сужающемуся кольцевому каналу. В результате изменения гидростатического давления газовые пузырьки будут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, к периферии или к оси аэратора они перемещаются. Пульсация и схлопывание газовых пузырьков способствует интенсивному обновлению межфазной поверхности, что повышает коэффициент массопереноса (/3). В минимальйом сечении кольцевого канала (жидкость не успевает полностью выйти из кольцевого канала.за период, когда прорези ротора закрыты, это исключает попадание газа в кольцевой отвод и далее в выходной патрубок. Таким образом газ не попадает в готовый продукт и не дегазируется из него, не уменьшается коэффициент газосодержания p-.
На фиг.1 изображен аэратор, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1 в момент, когда прорези ротора закрыты; на фиг,3 — то же, когда прорези ротора открыты.
Аэратор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем.входными патрубками 2 и 3 для жидкости и газа, кольцевым отводом 4 и выходным патрубком 5. На валу 6 в корпусе
1 жестко закреплен ротор.7 с прорезями 8.
Прорези 8 ротора 7 сообщаются отверстиями 9 с кольцевым распределителем 10, Покрывные диски 11 и 12 ротора 7 образуют сужающийся кольцевой канал 13 со сферическими стенками 14 и 15. Ротор 7 снабжен импеллером 16. Статор 17 с прорезями 18 расположен в корпусе 1 концентрично ротору 7. Корпус 1 герметизируется сальниковой набивкой 19, которая поджимается втулкой 20.
Аэратор работает следующим образом, Исходный компонент в виде жидкости поступает по патрубку 2 в ротор 7. Затем через патрубок 3 подается газообразный компонент, который по кольцевому распределителю 10 и отверстиям 9 поступает во все прорези 8 и далее в кольцевой канал 13 со сферическими стенками 14 и 15, Жидкость нагнетается ротором 7 через прорези
18 статора 17 в прорези 8. В результате периодического перекрытия прорезей 8 ротора 7 жидкость, поступающая в прорези 8, представляет собой множество (равное количеству прорезей 8 ротора 7) кавитирующих струй, которые эжектируют газ, находящийся в этих прорезях и сужающемся кольцевом -канале 13, После чего газожидкостные струи по мере сужения канала
13 сливаются в газожидкостный поток, на который действует центробежное поле, создаваемое,врвщающимся ротором 7. Под действием центробежнЬго поля большие пузырьки газа будут сепарироваться, изменив направление Своего движения на противоположное, перемещаясь к оси аэратора. В момент полного перекрытия прорезей 8 ротора 7 газожидкостная смесь в виде готового продукта (без больших газовых пузырьков) из кольцевого канала 13 нагнетается в кольцевой отвод 4 и далее выводится из аэратора через выходной патрубок 5. Образующийся в кольцевом канале
13 вакуум заполняется газом,. поступающим через отверстия 9, Сужение кольцевого канала 13 позволяет в нем сохранить кольцевой жидкостный затвор, предотвращающий проскок газа в кольцевой отвод 4 и далее в выходной патрубок.
При использовании предлагаемого изобретения увеличивается скорость химического взаимодействия и снижаются затраты по рециркуляции газа, который находится в аэраторе до полного его взаимодействия с жидкостью. Это повышает производительность труда, 1717199
Формула изобретения
Аэратор содержащий корпус с патрубками, статор и ротор с прорезями, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения скорости химического взаимодействия и ис- 5 ключения проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт, ротор выполнен в виде колеса центробежного насоса, периферийная часть ротора выполнена в виде сужающегося кольцевого канала.
1717199
Составитель Г. Коврижников
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец
Редактор Н. Шитев
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 831 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5