Устройство для смешения жидкости с реагентом Советский патент 1984 года по МПК C02F1/52 B01F3/08 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/00 

г

Г

/ /

Ю

ю

,В

. 6

Фаг. Изобретение относится к смеситель ным устройствам, предназначенным для равномерного распределения и эффективного перемешивания разнородных жидких сред, и может бать исполь зовано для очистки природных и сточных вод, содержапдах загрязнения во взвешенном и растворенном состоянии, обработкой их реагентами. Известно устройство для смешения жидких сред, имеющее форму двух стыкованных по коническим частям гидроциклонов различного объема, образующих в месте ввода реагента диффузор. Патрубкиподачи пассивного потока ра мещены оксиально с двух противополож ных сторон (в основаниях гидроциклонов) . Трубопроводы входящего и выходяшего потоков размещены тангенциально в. каждой камере Cl3. Однако известное устройство имеет сложную форму, что затрудняет его изготовление и эксплуатацию, не обес печивает высокой эффективности смеше .ния при изменяющихся режимах работы: концентрации загрязнений -в исходной жидкости, количестве жидкости, подаваемой на обработку, размещение трубопроводов подачи реагента оксиально направлению активного потока не 1о;беспечивает- высокой турбулизации па тока и требует принудительной подачи реагент а (пассивного потока) . кроме того, при изменении режима работы установки при таком расположении трубопровода подачи реагента (вблизи выходящего потока) возможен проскок части пассивного потока в выходной трубопровод совместно с активным пото ком без достаточно глубокого смешения. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для дехлорирования жидкйсти, включающее вихревую камеру, патрубки подвода и отвода воды, диафрагму с центральным отверстием и патрубок пассивного потока. Сточная жидкость по касательной поступает в вихревую камеру и закручивается. При движении жидкости к диафрагме радиус закрутки жидкости в вихревой камере уменьшается и давление жидкости становится равным давлению насыщения при- данной температуре. При прохождении среды через центральное отверстие радиус закрутки еще более уменьшается, а скорость увеличивается, в результате давление среды станс вится меньше давления насыщения при данной температуре, и хлор выделяется из раствора в виде газа. Выделяющийся газ улавливается отводящим патрубком Устройство для дегазации может быть использовано и в качестве см сителя жидких сред, если в трубопровод предназначенный для отвода вьвделяющихся газов, подать реагент, например известковое молоко t23. Однако известное устройство не обеспечивает высокой степени смещения при изменении количества воды, подаваемой на ,обработку, за счет уменьшения продолжительности контакта жидкости с реагентом в камере сме сителя. Кроме того, оно имеет недостаточную степень турбулизации потока жидкости в камере и, как следствие , низкую степень очистки. Целью изобретения является повышение эффективности смешения реаген та с водой и регулирование ;эффектив ного объема вихревой KaMepbi. Поставленная цель достигается тег что в устройстве для смешения жидкости с реагентом, включающем вихре вую камеру, патрубки для подвода и отвода жидкости, диафрагму с центргц ным отверстием и патрубок для подвода реагента, вихревая камера снабжена упругими лепестками, жестко прикрепленными одним концом к внутренним стенкам камеры под углом о , образованным двумя касательными, прО веденными из точки присоединения лепестков к окружностям минимального условного рабочего радиуса R« и радиуса вихревой камеры Нц, а- патрубки подвода и отвода жидкости установлены под углом, к внешним стенкам камеры, равным половине угла установки упругих лепестков. На фиг, 1 изображено устройство, п{5одольный разрез; на фиг. 2 - раз,рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 ,- разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство включает вихревую камеру i, разделенную горизонтальной диафрагмой 2 с отверстием в центре на две полости 3 и 4, патрубки 5 подачи и отвода 6 воды, упругие лепестки 7 прикреплены жестко одним,концом к внутренним стенкам камеры под некоторым углом к касательной и трубопровод 8 подвода реагента. Величина угла d выбирается исходя из функционального назначения смесителя, т.е. области его применения, в зависимости от заданной величины колебания расхода подаваемой на обработку жидкости, и равняется углу, образованному двумя касательными,, проведенными из точки пригсоединения лепестков к окружностям, образованным К.к К. Угол /3 принимается равным половине угла ot, что позволяет интенсивно производить закрутку потока при изменении эффективного радиуса камеры, т.е, подвод и отвод воды во всех режимах работы приближается к касательной. Смеситель работает следующим образом. Исходную воду под некоторым угло jb подают в верхнюю полость 3 вихревой камеры 1, куда по трубопроводу 8 вводится рабочий раствор реагента Жидкость, поступающая в верхнкио полость, ограниченную диафрагмой вихревой камеры, закручивается. При прохождении потока жидкости от пери ферии камеры к центру диафрагмы 2. скорость ее движения за счет умен шенйя радиуса закрутки увеличиваетс кинетическая энергия резко возраста ет, а потенциальная уменьшается, т.е. в области отверстия диафрагмы образуются вакуум и интенсивная тур булизация потока жидкости. Изменяющийся градиент скорости и давления в полости камеры приведут к возникн вению колебательных движений лепест ков 7, они начнут вибрировать. Йаличие вакуума в области отверстия диафрагма и интенсивная вибрация ле пестков вызывают высокую степень турбулизации жидкости. При подаче реагента в область от верстия диафрагмы за счет интенсивной турбулизации жидкости, вызванной вибрацией лепестков, наличием знако переменного градиента скорости диффузии вещества в потоке, образоваци ем локальных пульсационных зон с пониженным и повышенным давлением, обуславливают.вибрацию лепестков и вызывают кавитацию жидкости и эффек тивное смешение реагента с последней Интенсивное смешение реагента с жидкостью интенсифицирует протекание физико-химических процессов в системе и, как следствие этого, эффективность очистки вод значительно повышается. При и-зменении расхода воды, подаваемой на обработку (увеличение) продолжительность пребывания воды в рабочей камере устройства (одном из важнейших факторов процесса) остается -неизменной за счет отклонений гибких лепестков и увеличения эффективного объема камеры. Например, при расходе Q эффективный объем камеры определяется радиусом , при увеличении расхода до Q эффектив|ный радиус за счет отклонения лепест ков увеличивается и занимает Положение R, т.е. объем камеры увеличивается при увеличении количества подаваемых на обработку вод. Параллельные испытания трех устройств: вертикального вихревого смесителя, принятого за базовый объект, известного и предлагаемого, показали высокую эффективность предлагаемого устройства. Исходную жидкость подают на испытываемые установки. Пропорционально расходу жидкости при помощи насоса-дозатора в смесители вводят раствор известкового молока. После смесителей воду отбирают в сосуды Лисенко, где она отстаивалась в течение 1,5 ч. После отстаивания в воде определяют суммарную концентрацию ионов, тяжелых металлов ( Fe, Си, Ni) и взвешенные вещества. Для определения глубины протекания физико-химических процессов в смесителе сразу же после смесителя .и после 1,5ч контакта в жидкой фазе определяют активную реакцию среды . (рН). Изменение рН раствора в процессе контакта жидкости со смешанным реагентом служи индикатором глубины и эффективности смешения. Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2. Таблица 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ЖИДКОСТИ С РЕАГЕНТОМ, включающее вихревую камеру, патрубки для подвода и отвода жидкости, диафрагму с цент ральным отверстием и патрубок для подвода реагента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения реагента с водой и регулирования эффективного объема вихревой камеры, последняя снабжена упругими лепестками, жестко прикрепленными одним концом к внутренним стенкам камеры под углом d , образованным двумя касательными, проведенными из точки присоединения лепестков к окружностям минимального условного рабочего радиуса R и радиуса вихревой камеры R, а патрубки для подвода и отвода жидкости ус- тановлены под углом к внешним стен- Q Укам камеры, равным половине угла установки упругих лепестков. (Л

9.0

9,5

9,4

9,2

9,5

9,5

Таблица