Массообменный аппарат

Массообменный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05. 81 (21) 3283572/23-26

Р М К з

В 01 F 7/02

В 01 F 3/04 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

t$3) УДК 66. .063 (088. &) Опубликовано 23,11.82. Бюллетень М243

Дата опубликования описакия 23.11 ° 82

A.A.Äîëèíñêèé, A.A.Êoð÷èíñêèé и В,В.Ïaí÷èøèí

1 (72) Авторы изобретения

4 z,г

Опытное конструкторско-технологическое бюро но-.-иитейсификации тепломассообменных процессов Института технической теплофизики АН Украинской CCP (73) Заявитель (54) МАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к устройствам для насыщения жидкости газами и может применяться для аэрации водоемов, очистки сточных вод, в процессах сатурации.

Известно устройство для диспергирования газа в жидкости, снабженное трубой с установленным в ней большим количеством турбинных мешалок 1 ).

Недостатками укаэанного устройства являются значительные, энергозатраты, сложность конструкции и большая металлоемкость.

Известен массообменный аппарат, содержащий герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетательный и всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили 2).

Недостатком данного устройства является то, что смешение газа с жидкостью происходит только в нагнетательном патрубке, в связи с чем пузырьки газа получаются больших размеров, гаэ частично отслаивается от жидкости и, как результат, низкий коэффициент массообмена.

Пель изобретения — повьхвение качества смешения.

Эта цель достигается тем, что в массообменном аппарате, содержащем герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетательный н всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили, корпус снабжен размещенной перед шестернями смесительной камерой, соединенной со всасывающими трубопроводами жидкости и газа и прерывателем потока газа, установленным после ре" гулирующего вентиля.

Прерыватель потока газа может быть выполнен в виде золотника или в виде неподвижного перфорированного диска, размещенного в корпусе перед смесительной камерой, и расположенного соосно с ним перфорированного диска, входящего в зацепление с одной иэ рабочих шестерен.

На фиг.1 представлена схема предложенного аппарата; на фиг.2 — вариант выполнения устройства, вид сбоку; на фиг,3 — разрез A-А на фиг.2.

Аппарат состоит из (герметически закрытого корпуса 1 с двумя рабочими шестернями 2, нагнетательного трубопровода 3, всасывающих трубо» проводов 4 и 5 для жидкости и для газа, регулирующего вентиля б, зо975048 лОтниNQBolo прерывателя 7, нюподвижИОГО перфОрирОваннОгО диска 8» ПОд.вижный перфорированный диск 9, ус тановленный непОсрецственнО на кОрпусе 1, имеЕт на венчике зубья, модуль которых такой же, как и модуль 5 рабочих шестерен 2.

Аппарат также имеет всасывающук!„ полость 10 нагнетательную полость 11.

Устройства работает. слецующим об 5аэом. !о

При вращении рабочих шестерен 2 во всасывающей полости 10 герметически закрытого корпуса 1 создается раэряжение. Жидкость подсасывается через трубопровод 4, а газ — через трубопровод 5, причем количество подсасываемого газа регулируется вентилем 6.

При этом жидкость и гаэ, попадая совместно в зону разряжения, создаваемую во всасывающей ролости 10, подвергают-20 ся интенсивной TóI áóëèçaöèè. При прохождении смеси жидкости и газа в ячейках шестерен происходит дополнительное дробление смеси, что продолжается и в нагнетательной полости 11, 25 до входа смеси в нагнетательный трубопровод 3. Установленный на трубопроводе 5 подсоса воздуха золотниковый прерыватель 7 создает импульсное поступление подсасываемого газа к месту ЗО смешения его с жидкостью. 1а«е же импульсное движение подсасываемого газа создается с помощью установленных Hа корпус 1 перфорированных дисков 8 и 9. При этом диск 8 неподвижен,у а диск 9 приводится во вращение одной из рабочих шестерен 2. Когда отверстия на дисках 8 и 9 совпадают, происходит подсос газа во всасывающую полость 10 благодаря создаваемому там4П разряжению. Когда отверстия на дисках не совпадают, подсоса газа не происходит.

При работе средств, установленных на трубопроводе 5 поцсоса воздуха, создается импульсное движение подсасываемого газа, в результате чего во всасывакщей полости возникают пульсации разряжения, накладывающиеся на пуз -lpi»KH x aça В жицкости, При этом пузырьки газа постоянно меняют свой объем, то увеличиваясь, то уменьшаясь, поверхностный слой на них разрушается и массообмен значительна возрастает, Частота накладываемых пульсаций 60-2000 1ц. 55

Пример 1. Проводились опыты по определению размеров пузырьков газа в жидкости на выходе иэ предлагае мого и известного аппаратов. При этом испытывались три конструкции: 60

a) известный аппарат в котором жидкость и газ засасываются в две отдельные всасывающие полости; б) предлагаемый аппарат с эолатниковым прерывателем на входе газа„ в 65 котором жидкость и газ .подсасываются в одну общую всасывающую полость, причем на трубопроводе подсоса газа установлен эалотниковый прерыватель, обеспечивающий импульсное движение подсасываемого газа; в} предлагаемый аппарат с подвижным и неподвижным дисками на входе газа, обеспечивающими импульсное движение подсасываемого газа.

В качестве рабочих жидкостей использовались вода, кашалотовый жир, раствор дивинилстирольного зластопластика в органическом растворителе,в качестве рабочего, газа — воздух. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, на выходе из предлагаемого аппарата диаметр пузырьков воздуха в 3-4 раза меньше, чем на выходе из известного, а применение золотникового прерывателя или перфорированных дисков оказывает равноценное влияние. Уменьшение диаметра пузырьков воздуха в жидкости ведет к увеличению поверхности контакта фаэ и увеличению коэффициента массообмена.

Пример 2. Проводились сравнительные испытания по насыщению воды кислородом воздуха с помощью моделей предлагаемого и известного аппаратов. Предлагаемый аппарат испытывался в двух вариантах: с золотниковым прерывателем на входе воздуха и перфорированными дисками. B качест> ве рабочих сред использовались вода и воздух. Испытываемые устройства конструктивно были выполнены иэ один а ко вых ше отеренчатых н а со сов и отличались местом ввода всасывающих трубопроводов и наличием прерывателей на трубопроводе подсоса воздуха, обеспечивающего движение подсасываемого воздуха с частотой

1000 Гц.

Испытываемые устройства по очереди присоединялись к емкости 0,13 м .

Вада в емкости деаэрировалась путем добавки сульфита натрия. Содержание кислорода в воде при этом уменьшалось до О. Забор воды осуществлялся из емкости, вода эасасывалась в испытываемое устройство, насыщалась кислородом воздуха и возвращалась в емкость. Содержание кислорода в воде замеряли по методу Винклера.

Результать1 испытаний приведены в табл, 2.

Предлагаемый массообменный аппарат по сравнению с известным позволяет получить диаметр пузырьков газа в рабочей жидкости на выходе в 3-4 раза меньше, при этом коэффициент массообмена между жидкостью и газом увеличивается в 1,4-2 раза.

l о I о с о 1

1

1

1 о сР о

C) 1 а6 1

<6 I хe l

<б Ц! и I

1 с \

ct о с

Ю (Ч

1 о ! о

1

I

1

ОЪ Ф о

М

1 I о и

aoox

ЦМ Ц о хе иех (6

I!a с

ln I

1

1

1

1

1

1 а6

e !!! ц н

ou х х

З о

01 Ch н

a6 u Z х»и

Ill

М. о х н и е ф м

Ц

А

1-( о о

М л

И 1

Ц !

1 1

1

1

I

I

1 ! !

1

g 1

a6 I

1 е

2l

Р е

Р а6 и о ц хо х х х Р ое х о о !! а о и Х

Я <6 Ц

mxx

»»М

1 !!! lO

ДЫ Д !

Я е (6

Q, н и х цо

ux" х ц

l6 3(, Р

М а6 l6 и!

Х X aal al

»а хн цех и

mwíeê оооцо !!аооа, 6ХХн аа,Цио о xm»

x IA K м 5 иц

m!6 X

o,oe

Н laI V X m N е онкн

Х!6ОО И

6ОжОЕ

Дхо,хЦ

975048

I

I

1 о

u I

1 о

1

1 (O

1 О

1

1 an л с о о

I

1

I

an

i/7 3Л

1 Ю о о!

6 5 Ch

Ц g x

1 Ф IaaI

g 1 н о

XOI I»

gр,up, mxeo

5umm

1 !

1

Ф 1 с

an 1

1

I

I I

1 р, I о !!! i

Н 1 о !

6 I а

3В, хн

975048

Таблица 2

Диаметр рабочих шестерен, мм

Обороты рабочих шестерен, об/мин

Расход рабочей жидкости через испытуемое устройство, л/мин

Время, эа которое scs вода насытилась кислородом воздуха, мин

Объем азрируемой жидкости, . м>

Испытываемый аппарат

0,13

3000

Известный

Предлагаемый с перфорированными диска.ми на входе воздуха

0,13

3000

С э олот ни ковым прерывателем на входе Воз духа

3000

0,13

Формула изобретения

1. Массообменный аппарат, содер- З0 жащий герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетателвный и всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смешения, корпус снабжен размещен- ной перед шестернями смесительной

Камерой, соединенной со всасывающими трубопроводами жидкости и газа и пре-40 рывателем потока .газа, установленным после регулирующего вентиля.

2. Аппарат по п.l, о т л и ч а— ю шийся тем, что прерыватель потока газа выполнен в виде золотника. . 3. Аппарат йо п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что прерыватель потока газа выполнен .в виде неподвижного перфорированного диска, размещенного в корпусе перед смесительной камерой, н расположенного соосно с ним перфорированного диска, входящего в зацепление с одной иэ рабочих шестерен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3969446, кл. С 02 с 1/10, 1978.

2. Патент США Р 2944487, кл. 418-15, 1965.

975048

Составитель В.Панчишин

Редактор . ик

И Н колайчук Техред A.Áàáèíåö Ко ектор A.Ôåðåíö рр

Тираж б22 Подписное

Заказ .8870/б тета C"„"CP

ВНИИПИ Государственного комитета по о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. / ,4 5

Филиал ППП Патент г.ужгород, ул.Проектная,4