Устройство для механического удаления газов из жидкости Советский патент 1990 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к устройствам для дегазагщи жидкостей и может быть использовано в технологических процессах химической, нефтедобывающей, пищевой, энергетической и других от- раслях промьшшенности.

Цель изобретения является повышение эффективности дегазации жидкости.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вертикальный разрез| .на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1| на фиг.З - разрез Б-В на фиг. 2; на фиг. 4 - узел I на фиг, К

Устройство содержит емкость 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, .в котором установлены горизонтальные перегородки 4 с диаметрально противоположными переливными отверстиями 5, разделяю1 ще емкость на ярусы, а на

; боковых поверхностях имеются отража- тельные пластины 6, вертикальный полый вал 7 с. отверстиями 8, торцовые -части которого зaглyшe tы, коллектор 9, полость которого сообщается с полым валом 7 через отверстия 10. На полом валу 7 ярусно закреплены полые лопас- |Ти 1 1, разделенные перегородками 4.. Полые лопасти выполнены в виде осене- симметричных полупрофилей с рядом от- ;верстий 12 в кормовой части, а сверху и снизу к лопастям наклонно прикреп- ленным кавитационные пластины 13, верхняя из которых расположена под . yглoм oi, 7-10 к оси полупрофиля по направлению к верхним ярусам, а ниж-. няя .- под углом .3-5° к оси полупрофиля по направлению к нижним ярусам.

С5 О

00

с:)

В пластинах вьтолнены внутренние сужающиеся в направлении, обратном вращению вала, сквозные каналы 14.

10

15

что при обтекании жидкостью осенесим- метричных профилей лопастей с установ- ленньми на: них несимметрично кавитаци- онными пластинами 13 под и над лопастями создается разность давлений. Под действием этой разности давлений жидкость получает в момент прохождения . переливных отверстий дополнительный восходящий импульс при ее перемеи;ении из нижних жидкостных камер в верхние, увеличивает производительность устройства.

Из нижнего яруса жидкость через отверстия 5 в горизонтальной перегородке 4 поступает в вышерасположенные яруса, где оставшиеся не выделенными растворенные газы удаляются аналогичным путем. Такая обработка одного и ,

разом.

В емкость 1 через патрубок 2 поПлощади отверстий в кормовой части лопастей выполнены уменьшающимися по мере приближения к оси вращения вала. Между верхней и нижней кавитационны- ми пластинами установлены вертикальные перегородки 15. Устройство снабжено приводом 16 вращения вала, сепаратором 17 и источником 18 создания. вакуума (насосом).. Полости лопастей сообщены через отверстия 8 в стенке вала с полостью вала, которая через отверстия 10 сообщена с коллектором 9 и через сепаратор 17 с источником 18 вакуума.

Отверстия 8 в стенке вала выполнены с уменьшающейся площадью от нижних 20 того же потока жид кости происходит по- к верхним ярусам. следовательно, непрерывно и многоУстройство работает следующим об- кратно в кшэдой вьш1ерасположенной

жидкостной камере, обеспечивая удаление из нее растворенных газов, тем са- ступает жидкость, в которой растворён 25 мым снижая их концентрацию до допусти- газ. Привод 16 приводит во вращение мых норм.

полый вал 7 с полыми лопастями 11. Отражательные пластины 6, установ- Как только лопасти 11 наберут установ- ленные на боковых поверхностях каж- ленную скорость, которая обеспечивает образование в пространстве между кавитационными пластинами 13 устойчивой кавитационной (вакуумной) зоны, включается в работу источник 18 вакуума.

При этом на границе 1 авитационной зоны происходит диффузия растворенных газов, т.е. протекает процесс десорбции. Кроме того, вытекаюшце с большой скоростью из внутренних сужаю1тихся сквозных .каналов 14 струи жидкости пронизывают прилегающий к кавитационной зоне объем жидкости с ее одновременным перемешиванием. При этом струи жидкости передают прилегающим слоям жидкости за счет внутреннего трения часть своей кинетической энергии, приводя их в движение. В пространстве, которое занимают эти слои, возникает разрежение. Снижение давления заставляет жидкость подсасы- 50 реливные отверстия в перегородках ваться в эту часть пространства и при увеличивают путь истечения жидкости этом из нее в кавйтационную зону до- .из камеры в камеру, что удлиняет время обработки. Форма полой лопасти г в виде осенесимметричного профиля.

При вращении лопастей 11 в ярусных ;большей вьтуклостью обращенной вверх, жидкостных камерах с установленной и разные углы наклонов верхней и ниж- скоростью помимо радиальной циркуляции жидкости еще создается дополнительная осевая скорость за счет того,

35

дои жидкостной камеры, предотвращают 30 вращение жидкости в пристенном слое, образование воронки и способствуют турбулизации этого слоя, а тем самым и выделению растворенных газов. Выделившиеся в кавитационных зонах растворенные газы через отверстия 12, полые лопасти 11, отверстия 8, полый вал 7 и отверстие 10 в нем, коллектор 9 поступают в сепаратор 17, где отделяется капельная жидкость и источником 18 вакуума выбрасывается на ком- примирование в технологический процесс или в атмосферу, а дегазазированная жидкость через патрубок 3 поступает в технологический процесс.

Горизонтальные перегородки образзтот в емкости по высоте ряд ярусных жидкостных камер, что позволяет подвергать один и тот же поток жидкости многократной обработке лопастями. Пе40

45

полнительно выделяется растворенный газ.

ней кавитационных пластин обеспечивают жидкости в момент прохождения лопастями переливных отверстий за счет

что при обтекании жидкостью осенесим- метричных профилей лопастей с установ- ленньми на: них несимметрично кавитаци- онными пластинами 13 под и над лопастями создается разность давлений. Под действием этой разности давлений жидкость получает в момент прохождения . переливных отверстий дополнительный восходящий импульс при ее перемеи;ении из нижних жидкостных камер в верхние, увеличивает производительность устройства.

Из нижнего яруса жидкость через отверстия 5 в горизонтальной перегородке 4 поступает в вышерасположенные яруса, где оставшиеся не выделенными растворенные газы удаляются аналогичным путем. Такая обработка одного и ,

того же потока жид кости происходит по- следовательно, непрерывно и многоОтражательные пластины 6, установ- ленные на боковых поверхностях каж-

0 реливные отверстия в перегородках увеличивают путь истечения жидкости .из камеры в камеру, что удлиняет время обработки. Форма полой лопасти г в виде осенесимметричного профиля.

5

дои жидкостной камеры, предотвращают 0 вращение жидкости в пристенном слое, образование воронки и способствуют турбулизации этого слоя, а тем самым и выделению растворенных газов. Выделившиеся в кавитационных зонах растворенные газы через отверстия 12, полые лопасти 11, отверстия 8, полый вал 7 и отверстие 10 в нем, коллектор 9 поступают в сепаратор 17, где отделяется капельная жидкость и источником 18 вакуума выбрасывается на ком- примирование в технологический процесс или в атмосферу, а дегазазированная жидкость через патрубок 3 поступает в технологический процесс.

Горизонтальные перегородки образзтот в емкости по высоте ряд ярусных жидкостных камер, что позволяет подвергать один и тот же поток жидкости многократной обработке лопастями. Пе0

5

;большей вьтуклостью обращенной вверх, и разные углы наклонов верхней и ниж-

ней кавитационных пластин обеспечивают жидкости в момент прохождения лопастями переливных отверстий за счет

созлаваемой разности давлений под и - над лопастями дополнительный восходящий поток и тем самым увеличипа- ется производительность устройства.

Кавитационные пластины способствуют созданию устойчивых зон разрежения за счет высокой турбулизации потока жидкости в хвостовой части лопастей и появляющейся вследствие этого разности парциальных давлений растворенного газа в жидкости, движущейся поперек поверхности пластин и в райо- .не кавитационной полости, что приводит к дополнительной десорбции растворенного газа в полости лопастей.

Внутренние сужающиеся сквозные каналы, выполненные в кавитационных пластинах, обеспечивают создание струй жидкости с повьпиенной скоростью

Вертикальные перегородки, установленные между кавитационными пластинами, предотвращают радиальные перетоки жидкости внутри полости разрежения вдоль кормовой части полупрофилей лопастей от центра к периферии и тем самым исключается возмол ность попадания ее внутрь полостей.

Экспериментально установлено, что оптимальными углами установки кавитационных пластин являются: .верхняя пластина Ы) к оси профиля по направлению к верхним ярусам, нижняя О о-З-З к оси профиля по направлению

к нижним. Уменьшение углов наклона меньше 7° верхней пластины и З нижней приводит к снижению скорости десорбции, а также к уменьшению полезного активного объема кавитационной полости.

Увеличение углов наклона пластин более 10° верхней и 5° нижней приводит к резкому увеличению гидравличес- кого сопротивления и, как следствие, увеличению энергозатрат на привод лопастей. При этом существенного увелиХченйя скорости десорбции газа не про- исходит.

Выполнение отверстий в кормовой части полых лопастей с переменной площадью, уменьшающейся в ряду по мере приближения к оси вращения вала, . выравнивает гидравлические сопротнв- ;-ления, что создает условия для равномерного отсоса вьщеляемых из жидкости газов по сечению лопасти.

Выполнение площадей отверстий в вертикальном полом вале переменными

5

0

5

0

5

0

5

0

5

по высоте, уменьшающимися от нижнего яруса к верхнему также способствует выравниванию гидравлических сопротив- лений и равномерному отсосу выделяе- Мых газов по высоте емкости.

Испытывают устройство, состоящее из емкости объемом 10 л, в которой устанавливается полый вал с коллек- тором в верхней части, а в нижней в три яруса закрепляются полые лопасти, наружная поверхность которых имеет перфорацию, причем лопасти имеют прямо противоположный наклон. Вал с ярус- но --расположенными полыми лопастями приводится во вращательное движение от электродвигателя мощностью 200 Вт (известный).

Предлагаемое устройство, состоящее из емкости, снабженной горизонтальными перегородками с противоположно расположенными переливными отверстиям11, полого вертикального вала с отверстиями, в верхней части которого устанавливают коллектор, а в нижней в три яруса закрепляют полые лопасти, выполненные в виде осенесимметричного полупрофиля, в кормовой части которого несимметрично прикреплены кавита- ционные пластины с углам установки верхняя oi.)7-10°, нижняя . В пластинах выполнены внутренние сужающиеся сквозные каналы. В качестве исходной испытываемой среды служ11т пресная вода с содержанием в ней растворенного кислорода 11,8 мг/л. Установленные обороты вала, при которых образуются устойчивые кавитационные вакуумные зоны вокруг лопастей и между кавитационными пластинами, в обоих случаях находились в пределах 8- 8,4 об/с. Выделяемый из воды растворенный кислород через полые лопасти, полый.вал, коллектор и сепаратор отво-. дится в атмосферу с помощью вакуум- насоса.

Определение содержания в воде растворенного кислорода до и после его механического удаления осувдествляют иодометрическим методом по Винклеру.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как показывают испытания, предла- гаемое устройство позволяет снизить остаточное содержание растворенного кислорода Б воде примерно в 13- 14 раз по сравнению с известным.

Формула изобретения

1. Устройство для механического удаления газа из жидкости, включающее емкость с входным и выходным патрубками, вертикальный полый вал с отверс тиями в его стенке, ярусно закрепленные на валу полые лопасти, полости , которых сообщены через отверстия с йолостью вала, соединенной с источни- ком вакуума, привод вращения вала, :О т- л.;и чающееся тем, что, с целью повьпнения эффективности про- ; цесса дегазации жидкости, оно снабжено : расположенными ярусами между лопастями горизонтальными перегородками с переливными отверстиями на противоположных .их концах, полые лопасти выполнены в виде осенесимметричньк полупрофи- лей с рядом отверстий в кормовой части и снабжены кавитационными плас тинами, установленными наклонно к оси поперечного сечения профиля и

прикрепленными к кормовой части сверху и снизу лопасти, и вертикальными перегородками, расположенными между верхней и нижней кавитационными пластинами, при этом последние выполнены с внутренними сз ающимися скв оз- ными каналами.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя кавитационная пластина установлена под углом 7-10 к оси полупрофиля по направлению к верхьгам ярусам, а нижняя - 3-5 к оси полупрофиля по направлению к нижним.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что площади отверстий в кормовой части подых лопастей уменьшаются к оси вращения вала.

4.Устройство по п. 1, о тли- чающееся тем, что отверстия в стенке полого вала выполнены с уменьшающейся площадью от нижних к верхним ярусам.

Изобретение относится к устройствам для дегазации жидкости и может быть использовано в технологических процессах химической, нефтедобывающей, пищевой, энергетической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации жидкости. Устройство содержит емкость, установленный в ней полый вал с полыми лопастями осенесимметричного профиля, полости которых сообщены с полым валом через отверстия в его стенках. Емкость разделена горизонтальными перегородками с переливными отверстиями на ярусы, в которых расположены лопасти. К лопастям прикреплены кавитационные пластины. При вращении лопастей в зоне кавитационных пластин создается разрежение, вызывающее диффузию растворенного газа, который, десорбируясь, через полые лопасти и вал отводится из аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известное (емкость с вертикальным полым валом с насаженными на нем ярусно полыми лопастями) Предлагаемое (емкость с горизонтальными перегородками с переливными отверстиями в них, полым валом с ярусно насаженными на нем полым лопастями (осенесим- метричного полупрофиля) с кавитационными пластинами)

11,8

7,3

11,8

0,5

16

// -/

7

7J

74

75

77

223ZZZ2rzfc/ i

ТП

5-5 75

7

72

; ;%wyi

X