Способ насыщения жидкости газом и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B05B3/16 A01K63/04 

8 11 1В

9 17 12 10 Фиг.4

Изобретение относится к рыболовству и может быть использовано для обеспечения нормального кислородного режима в прудах, бассейнах, садках с рыбой,а также в инкубационных аппаратах .

Целью, ;из6бретения является интенсификация процесса массообмена и снижение энергетических затрат.

На фиг.1 изображена инжекция газа в жидкость через перегородку, находящуюся в статическом состоянии; на фиг. 2 - то же, перегородка приведена в колебание; на фиг. 3 - график изменения давления при инжекции газа; на фиг. 4 - устройство для осуществления способа, общий вид.

При осуществлении предлагаемого способа и использовании устройства достигается наибольшая площадь контакта поверхности воздух - вода, что повышает эффективность насышения воды кислородом воздуха и способствует улучшению жизнедеятельности гидро- : бионтов, в частности, активизирует потребление ими корма ,. уменьшает количество болеющих рыб за счет предотвращения образования крупных пузырьков газа, вызывающих у гидробионтов газопузырьковую болезнь. .

При инжекции газа в жидкость чере пористую перегородку, находящуюся в статическом состоянии (фиг.1), пу- зырьки газа образуются п,од действием гидростатической силы всплытия Fg и их диаметр в этом случае зависит от диаметра поры и силы поверхностного натяжения, действующей по периметру поры. При диаматре поры 0,1 мм диаметр отрывающихся пузырьков составляет 3,6-5,0 мм, т.е. в 35-56 раз больше диаметра поры.

Таким образом пузырьки быстро всплывают и не обеспечивают эффективного насыщения жидкости газом.

Предлагаемый способ насыщения жидкости газ ом осуществляется следующим образом.

Газ инжектируют через лористую перегородку, которой сообщают колебательное движение в собственной плоскости, при этом амплитуда колебаний превьш1ает диаметр поры в 2-30 раз. При наложении колебаний на пористую перегородку (фиг. 2) отрыв пузырьков газа происходит под действием равнодействующей R - суммы сил гидростатического всплытия Fg и горизонтальной силы F. , вызванной ускорением а , сообщенным пористой перегородке колебаниями.

В этом случае пузырек газа отрывается от перегородки, не успевая вырасти до размеров, при которых происходит всплытие под действием только гидростатических сил. Размеры пузырьков

воздуха уменьшаются в 1,7 раза, их количество увеличивается в 2,8 раза, а давление воздуха на входе существенно падает. Все это увеличивает время и площадь контактирующих фаз,

что интенсифицирует процесс массообмена.

На графике (фиг. 3), иллюстрирующем изменение давления при инжекции газа через колеблющзпося пористую перегородку на отрезке напорный газопровод (сеть) « автоколебательный механизм .(.привод перегородки) -:. ин- жектор, видно, что при установившемся режиме давление в напорном газо- проводе может быть значительно снижено, что позволяет снизить энергозатраты на аэрацию.

Пример 1. Проводилось насыщение артезианской воды с температурой 18°С кислородом воздуха через инжекцирнную камеру с пористой перегородкой. Камеру погружали на глубину 180 мм. Длина камеры 40 мм, наружный диаметр 12 мм, внутренний - 8 мм. Диаметр пор 0,02 мм. Перегородке пот... средством пневматического вибратора придавались колебательные движения в собственной плоскости с частотой

50 ГЦ.

Для получения сравнительных дант ных давление в подводящем канале (напорном газопроводе) изменяли в следующей последовательности: при давлении 240 мм вод. ст. амплитуда колебаний составила 0; 0,04; 0,3 и 0,6 мм;, при давлении 200 мм вод.ст. амплитуда колебаний составила 0,04; 0,3 и 0,6 мм.

Определяющие параметры измерялись следующими приборами:местное давде- ние измерялось лабораторным дифмоно- метром с ценой деления 1 мм; расход воздуха - ротаметром; диаметр пузырьков воздуха - по масштабной фотографии с помощью лабораторного микроскопа; содержание кислорода в воде - термооксиметром; количество пузырьков воздуха рассчитывалось поизме-

31454511

ренным расходу воздуха и размеру его

пузырьков.

В табл..- 1 приведены данные, полученные в примере 1.

Как видно из табл. 1, при прочих равных условиях, наличие продольных колебаний с амплитудой, превьшающей размер пор в 2-30 раз, ведет к повышению расхода газа; повышению Концентрации и уменьшению диаметра пузырьков,, возможности понизить давление в питающем газопроводе.

в приПример 2.То же, что и мере 1, но амплитуда колебаний пере- городки превышала диаметр пор в 35- 40 раз.

В табл. 2 приведены данные, полученные в примере 2.

Из табл. 2 видно, что при увеличении амплитуды колебаний и при сохранении исходных условий аэрирования .наблюдается постепенное, но устойчивое снижение количества пузырьков iвоздуха и содержание кислорода в во-- де. .

Устройство для насьш1ения жидкости газом состоит из .инжекционной камеры 1с пористой перегородкой 2 и полостью 3 и жестко связанного с каме- - рой 1 посредством канала 4 для пода- чи в нее газа привода для сообщения камере 1 с перегородкой 2 колебательного движения, представляющего собой автоколебательный пневматический механизм. Автоколебательный пневматический механизм содержит корпус 5 с расположенным внутри него поршнем 6, имеющим кольцевую проточку (не изображена) и вьшускной канал 7, сообщенный с каналом 4 подачи газа в камеру 1. Поршень 6 делит внутренную полость корпуса 5 на полости 8 .- 10, объемы которых изменяются в процессе работы автоколебательного пневматического механизма. В полостях 8 и 10 расположены пружины 11 и 12, один конец каждой из которых закреплен на торце поршня 6, а другой - на корпут- се 5. Корпус 5 имеет также впускной канал 13, связанный с каналом 14 подвода инжекционного газа из напорной

Газ из напорной сети по каналу 14, впускаемому каналу 13 корпуса 5 через . полость 9 и канал 15 поступает в полость 10, в результате чего поршень 6, сжимая пружину 11, смещается влево и вытесняет газ из полости 8 чет-г- 10 рез отверстие 18 в выпускной канал 7. Дойдя до левого крайнего положения, поршень 6 перекрывает отверстие 18 и канал 16 и одновременно открывает канал 15 и отверстие 17. Движение порш- в при g ня реверсируется, а отработанный

газ из полости 10 по выпускному каналу 7 поступает в канал 4 для подачи ; газа в камеру 1.

Частота колебаний поршня 6 (часто- 20 та возмущений корпуса 5 автоколебательного механизма) через жестко связанную с корпусом 5 инжекционную камеру 1 передается пористой перегородке 2 и определяется давлением в 25 канале 14 и жесткостью пружин 11 и 12.

Таким образом по выпускному каналу 7 корпуса 5 и каналу 4 газ подается в полость 3 и через колеблющую- 30 ся пористую перегородку 2 непрерывно инжектируется в жидкость. Амплитуду колебаний перегородки 2 устанавливают такой, чтобы она в 2-30 раз превьш1ала диаметр пор.

35

Формула изобретения

1. Способ насьш;ения жидкости газом, преимущественно для аэрации резервуа4Q ров с рыбой, путем инжекции газа в жидкость через пористую перегородку, приводимую в колебательное движение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массо jg обмена и снижения энергетических затрат, перегородке сообщают колебатель - ное движение в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превьш1ающей диаметр поры.

50

сети, каналы 15 и 16, обеспечивающие

2.Устройство для насыщения жидкост; ти газом, преимущественно для аэрации резервуаров с рыбой, содержащее инжекционную камеру с пористой перего- поочередную подачу газа в полости 8 и gg родкой, канал подвода инжектируемого 10, и отверстия 17 и 18 для сброса газа и жестко связанный с камерой газа из этих полостей. Перегородка посредством канала для передачи в 2 закреплена в камере 1 параллельно нее газа привод для сообщения камере направлению перемещения поршня 6. вибрационного движения, о т л и ч а

-

Устройство работает следующим образом.

Газ из напорной сети по каналу 14, впускаемому каналу 13 корпуса 5 через . полость 9 и канал 15 поступает в полость 10, в результате чего поршень 6, сжимая пружину 11, смещается влево и вытесняет газ из полости 8 чет-г- 10 рез отверстие 18 в выпускной канал 7. Дойдя до левого крайнего положения, поршень 6 перекрывает отверстие 18 и канал 16 и одновременно открывает канал 15 и отверстие 17. Движение порш- g ня реверсируется, а отработанный

газ из полости 10 по выпускному каналу 7 поступает в канал 4 для подачи ; газа в камеру 1.

Частота колебаний поршня 6 (часто- 20 та возмущений корпуса 5 автоколебательного механизма) через жестко связанную с корпусом 5 инжекционную камеру 1 передается пористой перегородке 2 и определяется давлением в 25 канале 14 и жесткостью пружин 11 и 12.

Таким образом по выпускному каналу 7 корпуса 5 и каналу 4 газ подается в полость 3 и через колеблющую- 30 ся пористую перегородку 2 непрерывно инжектируется в жидкость. Амплитуду колебаний перегородки 2 устанавливают такой, чтобы она в 2-30 раз превьш1ала диаметр пор.

35

Формула изобретения

1. Способ насьш;ения жидкости газом, преимущественно для аэрации резервуа4Q ров с рыбой, путем инжекции газа в жидкость через пористую перегородку, приводимую в колебательное движение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массо jg обмена и снижения энергетических затрат, перегородке сообщают колебатель - ное движение в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превьш1ающей диаметр поры.

50

5. 14545116

|Ю щ е е с я тем,,что, с целью интен-подвода инжектируемого газа, а вы|сификации процесса массообмена и сни-пускной - с каналом для подачи газа

жения энергетических затрат, приводв инжекционную камеру, при этом пере|представляет собой автоколебательныйгородка установлена в последней па;пневматический механизм, впускной раллельно направлению перемещения

канал которого соединен с каналомпоршня пневматического механизма.

Изобретение относится к рыбоводству, предназначено для насыщения газом воды в резервуарах с рыбой и направлено ка интенсификацию процесса массообмена и снижение энергетических затрат. Для этого в способе на- жидкости газом, предусматои ; вающем инжекцию газа через пористую перегородку, последней сообщают бательные движения в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превышающей диаметр поры. Это позволяет снизить- размер пузырьков газа в 1,7 раза и увеличить их количество, что повышает площадь контактирующих фаз. Устройство для осуществления способа содержит инжекционную камеру (к) 1 с пористой перегородкой 2 и привод для сообщения К 1 колебательного движения, представляющий собой автоколебательный пневматический ме- ханизм (АПМ). АПН включает корпус 5 с поршнем СП) 6, впускной канал 13 AIM сообщен с каналом 14 подвода инжектируемого газа, а вьтускной канал 7 - с каналом 4 для подачи газа в К 1. Перегородка 2 установлена в плоское- ти, параллельной направлению движения П 6. При реверсировании П 6 возникают колебания, передаваемые К 1 и перегородке 2. 2 с.п. ф-лы, 4 шт., 2 табл. 15 6 $ (Л Т S ел 3 2 Г / 7 1 У

1 асход воздуха, Q,.

-:MVc30818680596257

; иаметр пузырьков

иоздуха, do, мм 0,7-1,0 0,4-0,8 0,4гО,8 0,4-0,8 0-,4-0,7 0,4-0,7 0,4-0,7

Количество пузырьков воздуха, liJ/No, 1,0 3,8 3,9 3,7 2,8 2,9 2,8

Содержание кислорода в воде, СJ ,8 4,9 5,0 4,8 3,2 3,4 3,2

Т а б л и ц а 2

1{1араметры Значение параметров

I

, - .-Ill I- --

Давление в напорном газопроводе,

J, мм вод.ст.240 200

Амплитуда колебаний, A/d, мм 35 4035 40

Расход воздуха.Х, см /с 78 7555 .52

Диаметр пузырьков воздуха, de мм 0,4-0,8 0,4-0,80, 4-0,7 0,4-0,7

Количество пузырьков воздуха

N/NO, см /см- 3,5 3,42,7 2,6

Содержание кислорода в воде. С, мг

,7 4,5 3,0 2,9

Таблица 1

Вода

////W///A ///А.

Воздух«nn ffin

воздух Фиг.2

Фиг.Г

сеть

Составитель С.Филиппова Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич

Заказ 7379/13

Тираж 563

ВНП11ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.M.;BVVU:,-пенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вода

///А.

воздух Фиг.2

авто НОЛ. м-м

Фие.З

Инжектор

Корректор О.Кундрик

Подписное