Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B01D19/00 

4 N5

СО 05 00

Изобретение относится к способам и устройствам для отделения газов от жидкости и может быть применено в энергетической, химической и нефтяной промышленности, ц опреснительных установках и других производствах.

; Целью изобретения является интенсификация процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

В потоке создают оседлую пульсирую- щую кавитационную полость с периодически отрывающейся и сносимой по потоку ее частью, для чего поток сужают, а затем внезап- ;но расширяют, при этом отношение давления :за сужением потока к давлению перед ним выдерживают равным не более 0,15, после чего производят закрутку потока.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ дегазации жидкости.

Устройство содержит подводящий 1 и от- водящий 2 жидкость патрубки, насадок с ци- :линдрическим каналом 3 с длиной, равной 0,6-2 его диаметра, со скругленной кромкой 4 на входе, причем радиус скругления равен 0,2-0,4 диаметра критической части 3 насадка, а диффузорная часть 5 насадка выполнена с углом раскрытия более 15°. Насадок тангенциально подсоединен к цилиндрическому резервуару 6, в нижней части которого установлен подпорный вентиль 7, а в верхней центральной части - расходный жиклер 8. Насадок имеет конфузор 9.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Поток жидкости по подводящему патрубку 1 подают под давлением РО в сужающуюся часть насадка (конфузор 9), где скорость жидкости возрастает, достигая критической величины на входе 4 в цилиндрический канал 3. Давление у стенки цилиндрического канала 3 падает ниже давления, равного сумме парциальных давлений насыщенных паров жидкости и растворенных в ней газов. При этом происходит механический разрыв жидкости. В образовавшуюся каверну выделяется свободный и растворенный в жидкости газ, пары самой жидкости. Поэтому каверна растет, выходит из цилиндрического канала 3 в диффузорную часть 5 насадка.

В зависимости от угла раскрытия диф- фузорной части калала р возможна реализация двух различных режимов кавитации, при которых в одном случае (при ) в потоке жидкости образуется оседлая стационарная суперкавитационная полость, а в другом (при ) - оседлая пульсирующая суперкаверна. Эти результаты подтверждаются как визуальными наблюдениями с применением высокоскоростной киносъемки, так и измерениями величин импульсов давления, создаваемых в потоке жидкости при схлопывании отрывающихся частей суперкаверны.

5

0

0 5

0

5

0

5

5

0

Экспериментально установлено, что частота отрыва и схлопывания диффузорной части каверны находится в прямо пропорциональной зависимости от отношения давления за и перед сужением .

При снижении величины отношения PI/PO возрастает время существования диффузорной части каверны, а следовательно, и время, в течение которого в кавитационную полость из жидкости выделяется растворенный и свободный газ, т. е. повышается степень дегазации. Помимо этого длина суперкаверны при значениях отношения Pi/Po менее 0,15 резко возрастает. Соответственно возрастает площадь поверхности суперкаверны, а .следовательно, и интенсивность процесса дегазации.

В качестве конкретного примереа реализации предлагаемого способа исследовалась прозрачная модель устройства, работающего при постоянном давлении на входе РО 2,1 МПа. Когда давление за насадком PI выдерживалось равным 0,38 МПа, что соответствует параметру кавитации

,,,8,

за сужающе-расширяющимся насадком с углом раскрытия диффузорной части р, равным 20°, газовых пузырьков практически нет. При давлении ,25 МПа, что соответствует параметру кавитации

,,,2.

за насадком хорошо видны область схлопывания диффузорных частей каверн и движущиеся затем с потоком газовые пузырьки.

Из-за кратковременности самого процесса схлопывания диффузорной части суперкаверны выделивщийся в нее газ практически не успевает раствориться и в виде крупных пузырьков уносится потоком в цилиндрический резервуар 6. Здесь поток жидкости из-за тангенциального подсоединения насадка к резервуару закручивается, пузырьки газа из-за центрифугирующего эффекта быстро всплывают на поверхность и газ через расходный жиклер 8 удаляется, а дегазированная жидкость через подпорный вентиль 7 и отводящий патрубок 2 направляется потребителю.

Величина отношения давлений Pi/Po менее 0,15 обеспечивается подбором размера расходного жиклера 8 и регулировкой подпорного вентиля 7.

Предлагаемый способ и устройство позволяют отделить практически все выделившиеся в суперкаверну газы. Это достигается за счет того, что диффузорная часть насадка выполнена с углом раскрытия более 15°, в результате чего создается пульсирующая каверна. После схлопывания паров жидкости в оторвавшейся и сносимой по потоку

части каверны находившиеся в ней газы в виде крупных пузырей движутся дальше с потоком. За счет закрутки потока и создаваемого при этом центробежного эффекта газовые пузыри быстро выплывают на поверхность и удаляются. При этом за счет установки расходного жиклера и подпорного вентиля в устройстве выдерживается оптимальное для его работы отношение рабочих давлений. Это обеспечивает значительно более высокую (на 15-30%) по сравнению с прототипом степень дегазации при минимальных потерях паров самой дегазируемой жидкости. Кроме этого, отсутствие в предлагаемом устройстве вакуум-насосов существенно упрощает по сравнению с прототипом конструкцию и снижает энергозатраты.

Формула изобретения

. Способ дегазации жидкости, включающий создание в потоке режима кавитации

за счет его сужения и расщирения, после чего производят закрутку потока, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, отношение давления за сужением потока к давлению перед ним поддерживают не более 0,15.

2. Устройство для дегазации жидкости, включающее подводящий и отводящий жидкость патрубки, насадок с конфузором, цилиндрическим каналом с длиной, равной 0,6-2 его диаметра, со скругленной кромкой на входе, причем радиус скругления равен 0,2-0,4 диаметра критической части насадка, и диффузорной частью, отличающееся

тем, что диффузорная часть насадка выполнена с углом раскрытия более 15°, при этом устройство снабжено цилиндрическим резервуаром, в нижней части которого установлен подпорный вентиль, в верхней части - расходный жиклер, а насадок соединен с резервуаром тангенциально.

Изобретение может быть использовано в энергетической, химической и нефтяной промышленности, в опреснительных и других производствах. Целью изобретения является интенсификация процесса дегазации при одновременном снижении энергозатрат и упрощении конструкции устройства. Сущность способа состоит в том, что дегазацию жидкости проводят в кавитирующем потоке, причем в потоке создают оседлую пульсирующую кавитационную полость с периодически отрывающейся и сносимой по потоку ее частью, для чего поток сужают, а затем внезапно расширяют, при этом отношение давления за сужением потока к давлению перед ним выдерживают равным не более 0,15, после чего производят закрутку потока. Устройство для осуществления способа содержит подводящий и отводяцхий жидкость патрубки, сужающе-расширяющийся насадок с цилиндрически.м каналом с длиной, равной 0,6-2 его диаметра со скругленной кромкой на входе, причем радиус скругления равен 0,2-0,4 диаметра критической части насадка, а диффузорная часть насадка выполнена с углом раскрытия более 15°. Насадок тангенциально подсоединен к цилиндрическому резервуару, в нижней части которого установлен подпорный вентиль, а в верхней центральной части - расходный жиклер. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. SS (Л с: