УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к физико-технологическим процессам обработки жидкостей, в процессах ее дегазации, используемых для питания теплоэнергосистем, полива культур в теплицах, для затворения цементного камня и различных минеральных и органических вяжущих.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обработки жидкостей, содержащее рабочую камеру с магистралями подачи и отвода жидкости и магистралями подачи и отвода газов [1]
В этом устройстве используется физический прием обработки жидкости с целью выделения из нее газов при изменении давления и скорости протекания этой жидкости в объеме рабочей камеры и при отводе из нее за счет выполнения камеры переменной по сечению.

При определенной производительности и эффективности дегазации исходной жидкости, например воды, это устройство имеет и ряд существенных недостатков, заключающихся в его принципиальной конструкции, не имеющей средств для повышения удельной производительности, что снижает общую эффективность обработки жидкости, т. к. средства интенсификации выделения газа из жидкости устройство не имеет при нарастании объема камеры: от входного патрубка к отводящему при неизменении общей геометрии камеры, как рабочего узла устройства. Это определяет незначительную удельную и общую производительность устройства, требование повторяемости цикла обработки одного и такого же объема жидкости и повышает стоимость этого процесса.

Предлагаемое устройство предусматривает повышение удельной и массовой производительности выделения газов из объема жидкости.

Это достигается за счет того, что в устройстве, содержащем рабочую камеру с магистралями: подачи и отвода жидкости, подачи и отвода газов, рабочая камера выполнена в виде перфорированной спирали, имеющей форму усеченного конуса: от магистрали ввода до магистрали отвода обработанной жидкости, имеющей на своей стенке радиальные каверны (выемки), центральная стенка которой (спирали) закреплена на осевом валу, а наружная прилегает, посредством уплотнения, к спирали камеры и имеет натяжной механизм.

При этом для уплотнения наружная стенка выполнена на остроугольный нисходящий клин, а ее натяжной механизм выполнен в виде трособлочной системы.

Преимущественно, кроме натяжного механизма, соединить осевой вал с механическим приводом его поворота (закрутки спирали).

Такое принципиальное выполнение устройства позволяет вести максимально эффективное выделение газов из объема обрабатываемой жидкости (воды, сточных вод, водных растворов и т.п.) за счет постоянного изменения по длине и объему камеры обработки, условий и режима обработки жидкости: при постоянном расширении объема и сбросе давления пропорциональное увеличение числа отверстий (перфорации) и числа каверн в конической спирали камеры обработки.

На фиг. 1 показан его общий вид с сечением в верхней части; на фиг. 2 и 3 детали спиральной рабочей камеры устройства, существенно влияющие на работу и эффективность процесса.

Устройство для обработки жидкостей содержит рабочую камеру 1 с магистралями подачи 2 и отвода 3 жидкости, патрубками 4 подачи и патрубками 5 отвода рабочих и выделяемых газов.

Рабочая камера 1 выполнена в поперечном сечении, в виде перфорированной спирали 6, имеющей в своей спиральной стенке указанные перфорации (отверстия малого диаметра) 7, а также каверны (выемки) 8, т.е. стенка спирали имеет сложную фасонную конструкцию при своей переменной кривизне.

Грань центральной части стенки 9 закреплена на осевом валу 10 методом защемления в паз, а наружная грань стенки 11 плотно прилегает, посредством своего выполнения на остроугольный нисходящий клин 12 и уплотнения 13 к спирали 6.

Для выбора наружного диаметра, сечений между непрерывной стенкой переменной по шагу спирали 6, выбора режимов обработки жидкостей корпус снаружи имеет натяжной механизм 14 в виде трособлочной системы, с помощью которого или стягивают спираль, уменьшая зазоры между ее стенками, или распускают спираль, увеличивая зазоры и меняя режимы обработки при изменении других параметров.

Такую же функцию, помогая трособлочному механизму, выполняет осевой вал, оснащенный механическим приводом 15 его поворота, что приводит к закрутке или роспуску спирали 6, а зависимости от направления вращения вала 10.

Конструкции узлов устройства и их функционирование в технологическом процессе обработки жидкостей, при выделении из объема жидкости газов, через сепаратор 16, рассчитаны на оперативное изменение режима обработки при меняющихся исходных параметрах (давление, расход, скорость, газосодержание) и при изменении параметров отводимого обработанного объема.

Работа устройства для обработки жидкостей осуществляется следующим образом. После проверки системы подачи газа по 4, отвода газов через 16, 5, работы механизмов закрутки и роспуска 14 15 спирали 6 подают исходную жидкость, например сточную воду, насыщенную отработанными газами: O₂, CO₂, H₂S и т. п. в системах сатурации, теплообмена, по вводной магистрали 2, задавая расход, давление и скорость подачи в плоскостях камеры в зависимости от газонасыщенности стока и заданной стенки его очистки. Так, при исходных содержания в сточной воде: CO₂ 10 мг/л, O₂ 24 мг/л, H₂S 4 мг/л, ρH 4,5, жесткость 130 мкг^oэкв/л, задают скорость обтекания водой поверхностей спирали 6 в пределах 2,6 3,0 м/с при выполнении спирали с отверстиями 2 5 мм, шаге отверстий 7 6 20 мм, выполнении каверн 7 радиусом 5 10 мм глубиной 3 5 мм с шагом 10 15 мм при большем (выходном) диаметре спирали 520 мм и выходном сечении 119 мм, форма спирали принята, при указанных величинах, конической с вершиной усеченного конуса внизу (фиг. 1).

При таком режиме расхода исходной жидкости через объем камеры обработки, отводе выделенных газов через сепаратор 16 и патрубки 05, слива обработанной жидкости через патрубок 3, при оперативном экспресс-анализе не остаточное газосодержание в отводимой обработанной жидкости, полученные характеристики положительны: по CO₂ 0,02 мг/л, по O₂ 0,03 мг/л, по H₂S 0,005 мг/л, при ρH 7,0 8,5 жесткости 1 мкг^oэкв/л, что позволяет судить о высоком КПД использования конструкции устройства при его принципиальном выполнении, отраженном в описании и на чертежах.

Повышение эффективности обработки сточных жидкостей при различных их газонасыщенностях, как по суммарному газу, так и по отдельным газам, достигается дальнейшим увеличением скорости обтекания стенок, отверстий, каверн спирали 6 в камере обработки, что задает условия фазового перехода поступающей жидкости в газожидкостную эмульсию, из которой благодаря наличию отверстий, каверн, и конусности камеры эффективно отделяют газ, о очищенную от газов жидкость используют, как оборотную в том же технологическом цикле.

Использование: для обработки жидкостей в процессах ее дегазации. Сущность изобретения: устройство для обработки жидкостей содержит рабочую камеру с магистралями подачи и отвода жидкости и подачи и отвода газа. Согласно изобретению устройство снабжено осевым валом и натяжным механизмом, а рабочая камера выполнена в виде конической спирали, имеющей радиальные каверны, при этом торец ее центральной части закреплен на осевом валу, а торец ее наружной части прилегает посредством уплотнительного элемента непосредственно к спирали, наружная часть которой соединена с натяжным механизмом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обработки жидкостей, содержащее рабочую камеру с магистралями подачи и отвода жидкости и подачи и отвода газа, отличающееся тем, что оно снабжено осевым валом и натяжным механизмом, а рабочая камера выполнена в виде конической спирали, имеющей радиальные каверны, при этом торец ее центральной части закреплен на осевом валу, а торец ее наружной части прилегает посредством уплотнительного элемента непосредственно к спирали, наружная часть которой соединена с натяжным механизмом. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торец наружной части конической спирали выполнен на остроугольный нисходящий клин, а натяжной механизм спирали выполнен в виде трособлочной системы. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осевой вал камеры имеет механический привод его поворота.