АКУСТИЧЕСКИЙ ДЕАЭРАТОР Российский патент 2001 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к акустическому технологическому оборудованию и может быть использовано в химической, нефтяной промышленности для деаэрации жидких сред повышенной вязкости, в частности для удаления пузырьков воздуха или другого газа.

Известен акустический деаэратор (Авторское свидетельство СССР N 1708384, МПК В 01 D 19/00, Бюл. N 4, 1992), содержащий корпус, внутри которого расположены первичный и вторичный источники упругих колебаний с образованием между ними полости для промежуточной жидкости, снабженный устройством для вывода газов в виде закрепленных на платформе над вторичным источником напротив каждого первичного источника отводов из трех частей, нижняя из которых выполнена цилиндрической, средняя - конической, верхняя - цилиндрической перфорированной. При этом на платформе между элементами для вывода газов выполнены отверстия.

Недостатком известного устройства является недостаточное прохождение пузырьков через отводы.

Технический результат - увеличение циркуляции жидкости через отводы, что способствует более интенсивной деаэрации жидких сред.

Задача, на решение которой направлено данное техническое решение, достигается тем, что в акустическом деаэраторе, содержащем корпус, внутри которого расположены первичный и вторичный источники упругих колебаний с образованием между ними полости для промежуточной жидкости, устройство для вывода газов в виде закрепленных на платформе над вторичным источником напротив каждого первичного источника отводов из трех частей, нижняя из которых выполнена цилиндрической, средняя - конической, а верхняя - цилиндрической перфорированной, и платформа, в которой между отводами выполнены отверстия, а для увеличения циркуляции жидкости через отводы на платформе деаэратора с нижней стороны перед отверстиями между отводами установлены перегородки в плоскости, перпендикулярной основному потоку жидкой среды.

На чертеже представлен акустический деаэратор, вертикальный продольный разрез.

Деаэратор содержит основание 1 деаэратора, к которому через эластичную герметизирующую прокладку 2 присоединена с помощью винтов и шпилек 3 пластина 4, на которой посредством эластичных уплотнительных элементов 5 установлены один за другим пьезокерамические ультразвуковые преобразователи 6, выполняющие функции первичных акустических источников. Над первичными акустическими источниками выполнена полость 7 с промежуточной жидкостью, ограниченная с боков основанием деаэратора, а сверху - вторичным акустическим источником 8, выполненным в виде пластины. Вторичный акустический источник установлен через акустически развязывающие эластичные прокладки 9. Над вторичным источником через эластичные прокладки установлено основание 10 корпуса деаэратора, на котором смонтирован составной корпус деаэратора, образованный стенкой 11 и наружной стенкой 12, между которыми помещен звукопоглотитель 13 (шумопоглотитель), например ультрасупертонкое волокно. На основании корпуса деаэратора размещена платформа 14, на которой смонтированы своим основанием цилиндроконические отводы 15 для активного вывода газов так, что каждый отвод расположен над соответствующим первичным источником. Отвод в нижней части выполнен цилиндрическим. Цилиндрическая часть предназначена для фиксирования участка рабочей среды и для отделения слоя рабочей среды, поступающего к потребителю, от всего полного объема среды в деаэраторе. Вторая часть элемента, предназначенная для сближения пузырьков, выполнена в виде обратного усеченного конуса. Далее идет цилиндрическая перфорированная часть. Эта часть предназначена для интенсивного вывода пузырьков. Цилиндрическая часть по образующей снабжена отверстиями диаметром 3 - 5 мм, общая площадь которых составляет 30-50% общей цилиндрической поверхности. На платформе между отводами 15 выполнены отверстия 16 диаметром 5-10 мм, расположенные один за другим поперек платформы с незначительным промежутком 3 - 5 мм или сплошное щелевое отверстие шириной 5-10 мм. На платформе 14 перед отверстиями 16 или перед сплошными щелевыми отверстиями в плоскости, перпендикулярной основному потоку, выполнены перегородки 17 высотой 5-10 мм. Сверху на корпусе деаэратора установлена крышка 18, закрывающая рабочую емкость 19 деаэратора. Рабочая емкость деаэратора образована снизу вторичным акустическим источником, с боков - стенками корпуса, а сверху - крышкой деаэратора. Снизу к основанию деаэратора прикреплен звукозащитный кожух 20, через который посредством уплотненного отверстия осуществлен подвод питания к первичным источникам. В основании корпуса деаэратора выполнены отверстия 21 и 22 соответственно для подвода исходной и вывода деаэрированной среды.

Акустический деаэратор работает следующим образом.

При включении первичных акустических источников 6, в частности ультразвуковых преобразователей, колебания от них распространяются через промежуточную согласующую среду в полость 7 и вторичный источник колебаний 8 в рабочую среду. Рабочая исходная среда, содержащая газ в виде пузырьков, поступает в деаэратор через отверстия 21, проходит над вторичным источником под платформой 14, деаэрируется в результате воздействия акустического поля и поступает без пузырьков к потребителю через отверстие 22. Основная часть энергии в рабочую среду передается по месту расположения первичных источников и воздействие поля на среду имеет здесь определяющее значение. От вторичного источника над первичными в рабочую среду излучается акустическое радиационное давление и устанавливаются акустические потоки, которые создают соответствующие силы на пузырьки, действующие в направлении всплытия, и выталкивают их из нижних слоев потока жидкости по цилиндрической части отводов 15. Если вязкость среды высока, то даже существенно увеличенное воздействие акустического поля от источника не обеспечивает высокой производительности процесса деаэрации, поскольку пузырьки из нижних слоев не успевают подняться и поток нельзя быстро подавать к потребителю. Кроме того, на стенках отводов 15 вначале закрепляются мелкие пузырьки, а затем образуются более крупные пузырьки, скорость перемещения их резко падает в направлении всплытия, так как снижается акустическое воздействие из-за большого поглощения энергии в вязкой газожидкостной среде, а сопротивление всплытию пузырьков достаточно велико из-за гидравлического сопротивления и капиллярных сил. В предлагаемом деаэраторе этот недостаток устранен. В устройстве для интенсификации вывода газов из жидкости создается гидродинамический подпор на каждом цилиндроконическом отводе 15, то есть разность давлений жидкости, создаваемая между вертикальными сечениями, проходящими через отводы 15 (первое сечение) и через отверстия 16 (второе сечение). Перепад давлений Δh, м, между двумя этими сечениями определяют по уравнению Бернулли для вязкой жидкости

где Z₁ и Z₂ - гидростатический напор в потоке жидкости первого и второго сечений, м;
- пьезометрический напор в потоке жидкости первого и второго сечений, м;
- скоростной напор потока жидкости в первом и втором сечении, м;
ρ - плотность жидкости, кг/м³;
g - ускорение силы тяжести, м/с²;
V₁, V₂ - средняя скорость жидкости в первом и втором сечениях, м/с;
K₁, K₂ - коэффициент перехода от местной скорости к средней скорости жидкости для первого и второго сечений.

Эти перепады давлений между сечениями, проходящими через отводы и ряды отверстий в платформе, создаются перегородками 17. Таким образом, перегородки 17 обеспечивают дополнительную циркуляцию рабочий среды и предотвращают застой ее выше платформы. Опускаясь медленно вниз через отверстия 16, рабочая среда соединяется с основным потоком, движущимся между вторичным источником и платформой, и поступает к потребителю через отверстие 21.

Использование перегородок, установленных на платформе с нижней стороны, позволяет повысить производительность деаэратора при одной и той же акустической мощности. Как показали предварительные испытания, особенно значительно - в 2 раза повышается производительность в случае деаэрации высоковязких жидких сред типа нефти, эпоксидных смол.

Изобретение относится к акустическому технологическому оборудованию и может быть использовано в химической, нефтяной промышленности для деаэрации жидких сред повышенной вязкости, в частности для удаления пузырьков воздуха или другого газа. Деаэратор содержит корпус, первичные источники упругих колебаний, полость для промежуточной жидкости и вторичный источник. Устройство для вывода газов выполнено в виде смонтированных своим основанием на общей платформе отводов, которые состоят из трех частей, первая из которых выполнена цилиндрической, вторая - в виде усеченного конуса, третья - цилиндрической, перфорированной. На платформе между отводами выполнены отверстия. На платформе деаэратора с нижней стороны перед отверстиями между отводами установлены перегородки в плоскости, перпендикулярной основному потоку жидкой среды. Технический результат состоит в интенсификации деаэрации за счет увеличения циркуляции жидкости через отводы. 1 ил.

Акустический деаэратор, содержащий корпус, внутри которого расположены первичный и вторичный источники упругих колебаний с образованием между ними полости для промежуточной жидкости, устройство для вывода газов в виде закрепленных на платформе над вторичным источником напротив каждого первичного источника отводов из трех частей, нижняя из которых выполнена цилиндрической, средняя - конической, а верхняя - цилиндрической перфорированной, и платформа, в которой между отводами выполнены отверстия, отличающийся тем, что на платформе деаэратора с нижней стороны перед отверстиями между отводами установлены перегородки в плоскости, перпендикулярной основному потоку жидкой среды.