Способ диспергирования газа в жидкости и устройство для его осуществления

 

Использование: обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод флотацией . Сущность изобретения: эжекция газа дискретными струями под давлением 0,0014-0,07 МПа в струйный потокжидкости ленточной формы толщиной 0,5-5,0 мм с широких сторон потока. Устройство содержит воздушную камеру 1 с патрубком 2 подвода газа, на котором установлен дроссель 3 Участок 5 смешения выполнен в виде щелевого канала прямоугольного сечения на широких сторонах которого выполнены отверстия 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712403/26 (22) 03.07.89 (46) 30,05.92, Бюл, № 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт микробиологических производств (72) B,Н.Павлечко и Л.А.Щербаков (53) 66.069.82(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 629315, кл, В 01 D 19/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

К 1353749, кл. С 02 F 3/14, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N1321691,,кл. С 02 F 1/24, 1985. Ы » 1736584 А1 (sI>s В 01 F 3/04, 5/04; С 02 F 1/24 (54) СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В

ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

О СУЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ (57) Использование: обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод флотацией, Сущность изобретения: зжекция газа дискретными струями под давлением

0,0014 — 0,07 МПа в струйный поток жидкости ленточной формы толщиной 0,5 — 5,0 мм с широких сторон потока. Устройство содержит воздушную камеру 1 с патрубком 2 подвода газа, на котором установлен дроссель

3, Участок 5 смешения выполнен в виде щелевого канала прямоугольного сечения, на широких сторонах которого выполнены отверстия. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1736584

55

Изобретение относится к технике, предназначенной для диспергирования газа в жидкости, и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для насыщения жидкости газом, для обработки воды, промышленных или бытовых сточных вод флотацией.

Цель изобретения — повышение качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размеру пузырьков и их более равномерного распределения по потоку жидкости.

На фиг, 1 изображено устройство, продольный разрез, вдоль короткой оси участка смешения; на фиг, 2 — то же, разрез, вдоль длинной оси участка смешения; на фиг. 3— разрез А — А на фиг, 1, Устройство содержит воздушную камеру 1, снабженную патрубком 2 подвода газа с дросселем 3, а также установленные в воздушной камере 1 конфузор 4, участок 5 смешения в виде щелевого канала высотой

0,5 — 5,0 мм, выполненный с отверстиями 6 на широких сторонах, и диффуэор 7, Кроме того, устройство снабжено вакуумметром (не показан).

Устройство для диспергирования газа в жидкости работает следующим образом.

Исходная вода при давлении 0,2 — 0,4

МПа поступает в конфузор 4, где при плавном снижении проходного сечения до щелевого канала высотой 0,5-5 мм приобретает скорость 5 — 25 м/с, При прохождении участка 5 смешения вода за счет создаваемого разрежения эжектирует воздух, поступающий из воздушной камеры 1 через отверстия 6. Вследствие незначительного гидравлического сопротивления отверстий

6 разрежение в водяном потоке устанавливают равным разрежению в воздушной камере, причем последнее устанавливают с помощью дросселя 3, размещенного на патрубке 2, s зависимости от скорости движения воды таким образом, чтобы в жидкостный поток поступали отдельные газовые пузырьки, а не струи газа, Этому также способствует небольшая толщина участка 5 смешения, выполненного в виде щегевого канала.

В диффузоре 7 скорость получаемой газожидкостной смеси постепенно снижается до 1 — 2 м/с вследствие плавного увеличения проходного сечения, и смесь выходит из устройства, При этом давление газожидкостной смеси увеличивается до атмосферного, а размеры полученных газовых пузырьков уменьшаются обратно пропорционально кубическому корню из отношения давлений

35 до и после диффузора 7, что в итоге способствует получению более мелких однородных газовых пузырьков. Благодаря щелевому сечению участка 5 смешения и рассредоточенному расположению отверстий 6 получаемые газовые пузырьки равномерно распределяются во всем объеме потока жидкости, что снижает их коалесценцию, дополнительное дробление и способствует получению однородных газовых пузырьков малых размеров.

Далее газожидкостная смесь поступает в аппарат определенного технологического назначения, например флотатор или ферментер.

Пример 1. Проводили диспергирование воздуха в воде путем эжекции при температуре воды 10 С и воздуха 20 С. Воздух при давлении 0,07 МПа вводили в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 9 м/с, через отверстия диаметром

0,8 мм. После газонасыщения снижением скорости движения давление газожидкостной смеси повышали до атмосферного и определяли диаметр полученных газовых пузырьков (0,05-0,1 мм) в зависимости от их скорости всплывания в неподвижной жидкости (5 — 10 мм/с), Пример 2, Проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1, Воздух вводили при давлении 0,0014 МПа в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 25 м/с, После повышения давления смеси диаметр воздушных пузырьков составлял 0,050,1 мм.

-Пример 3, Проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1, Воздух при давлении

0,07 МПа вводили в поток толщиной 5 MM. движущийся со скоростью 8 м/с. После повышения давления смеси до атмосферного диаметр полученных газовых пузырьков составлял 0,1 — 0,2 мм.

Пример 4, Для получения сравнительных данных параллельно проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1.

Воздух вводили при атмосферном давлении в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 9 м/с, Размеры полученных газовых пузырьков составляли 1 — 5 мм.

Сравнение данных, приведенных в примерах 1 — 3 и в примере 4, показывает, что при использовании изобретения получаемые воздушные пузырьки имеют меньшие размеры, при этом диапазон их размеров более узок по сравнению с известным решением.

1736584

Выбор параметров давления и высоты щелевого канала участка смешения обусловлен следующим.

При повышении давления в воздушной камере выше 0,07 МПа размеры получаемых 5 газовых пузырьков увеличиваются как вследствие повышения давления, так и в результате необходимого в этом случае снижения скорости движения жидкости, Значение давления 0,0014 МПа в воздушной 10 камере лимитировано давлением насыщения жидкости при данной температуре. Оптимальное давление определяется, в основном, скоростью движения жидкости, но зависит также от геометрии потока, раз- 15 меров отверстий перфорации, температуры жидкости и находится в пределах, близких к верхнему значению давления в приведенном интервале, При снижении высоты щелевого канала 20 менее 0,5 мм увеличивается вероятность засорения части его сечения или полного закупоривания взвешенными частицами, что отрицательно сказывается на расходах жидкости и газа, нарушает соотношение давле- 25 ния в воздушной камере и скорости жидкости или создает застойные зоны на участках смешения. При увеличении высоты щелевого канала более 5 мм увеличивается неравномерность распределения газовых 30 пузырьков в жидкости, которые преимущественно располагаются в пристенных слоях потока. При небольших расходах высоту щелевого канала целесообразно принимать минимальной и увеличивать ее при увеличе- 35 нии производительности и возрастании размеров взвешенных в жидкости частиц.

Соотношение высоты и ширины щелевого канала не является определяющим для технологических параметров предлагаемого 40 устройства, Использование изобретения позволяет получить более мелкие и однородные газовые пузырьки, что по сравнению с известными способами и устройствами обеспечивает повышение удельной межфазной поверхности в процессах тепло- и массообмена, а также степени очистки в процессе последующей флотации при меньших по сравнению с напорной флотацией энергозатратах, Формула изобретения

1. Способ диспергирования газа в жидкости путем эжекции газа дискретными струями в сформированный струйный поток жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размеру пузырьков газа и их более равномерного распределения по потоку жидкости, на стадии эжекции газа струйному потоку жидкости придают ленточную форму толщиной 0,5-5,0 мм, а эжекцию газа осуществляют с широких сторон потока жидкости под давлением 0,0014—

0,07 МПа.

2. Устройство для диспергирования газа в жидкости, содержащее воздушную камеру с патрубком подвода газа, внутри которой установлены конфузор, участок смешения с отверстиями и диффузор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размеру пузырьков газа и их более равномерного распределения по потоку жидкости, участок смешения выполнен в виде щелевого канала прямоугольного сечения, отверстия выполнены на широких сторонах участка, а устройство снабжено дросселем, установленным на патрубке подвода газа.

1736584

А-А

35

45

Составитель В.Павлечко

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1849 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5