Устройство для аэрирования воды Советский патент 1991 года по МПК C02F7/00 

Изобретение относится к промышленному рыбоводству и предназначено, в частности, для аэрирования воды в рыбоводных целях.

Цель изобретения - уменьшение энергозатрат, повышение производи- тельности и долговечности устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, вертикальный продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 , насадку 2 с расположенным в ней гребным винтом 3, соединенным с приводом (не показан). Электродную камеру 4 со смонтированными в ней электродами, один из которых является анодом 5,

а другой - катодом 6. Анод 5 выполнен в виде полого газопроницаемого цилиндра, а катод 6 в виде несущего корпуса с газопроницаемыми цилиндрами, закрепленными концентрично оси относительно цилиндрического анода. При этом полости 7 и 8 цилиндрических анода и катода сообщены с помощью трубопроводов 9 и 10 с источником сжатого газа (не показан).

Катод и анод с помощью питающих шин 11 и 12 подключены к источнику тока (не показан). Анод 5 жестко закреплен на электроизолирующих опорах 13 и 14 и накладке 15, соосно ему. и гребному винту 3 жестко закреплен заоа

Ј

Ю

вихритель 16 потока, лопасти 17 которого установлены с начальным углом /атаки, равным половине угла.атаки оконечностей лопастей 18 гребного

винта 3. Анод и катод выполнены из пористого материала, например графита ПГ-50.

I Дефлектор 19 установлен на выходе потока воды из электродной камеры 4, служащего для выравнивания обработанного потока воды.

Устройство работает следующим образом.

Поток воды, нагнетаемый и начальн iзавихряемый гребным винтом 3, дополнительно закручивается завихрителем 16 потока, попадает в пространство электродной камеры 4 между поверхностями анода 5 и катода 6 (зону дей ствия электрического поля постоянного тока).

При этом ионы растворенных солей, водород и гидроксильные остатки диссоциированных молекул воды, двигаясь к электродам, освобождают молекулярную упаковку воды, создавая дополнительные вакансии.

Ультрадисперсные частицы газа, нагнетаемые источником сжатого газа с избыточным давлением порядка 0,6 ат через трубопроводы 9 и 10 в полость газопроницаемого анода 5 и в полость 8 цилиндрических катодов 6, срыва- , ются с поверхности завихренным турбулентным потоком воды, захватываются в свободные пространства молекуляр- ной упаковки воды, упорядоченной действующим электрическим полем.

Поток воды, насыщенный газом, че- рез спрямляющую насадку-дефлектор 19 подается в водоем с начальной скоростью порядка 2,5-3 м/с.

Отличие устройства с завихрителем потока и неподвижным газопроницаемым цилиндрическим анодом 5 заключается в том, что уменьшается гидросопротивление потоку обрабатываемой воды при увеличении в два-три раза скорости растворения подаваемого от внешнего источника газа и производительности на единицу поверхности за счет срыва турбулентным потоком воды ультрадис- персных частиц газа размером в несколько молекул и уменьшение энергоем- кости достигается тем, что поле постоянного электрического тока создается малой величины и не для выработки

Q

5 0

5

0

,.

,-

5

0

5

кислорода, а лишь для подготовки вакансий в молекулярной упаковке воды, с целью увеличения скорости растворения и степени насыщения газом обра- 4батываемой воды. Кроме того, повышение эксплуатационной долговечности достигается тем, что металлические корпусные конструкции подсоединены к катодной шине, что препятствует коррозии, а высокая скорость потока препятствует загрязнению электродов коагулянтами как органического, так и неорганического происхождения.

Выполнение анода и катодов в газопроницаемых цилиндрах из пористого материала позволяет увеличить объем воды, подверженной воздействию электрического поля, и площадь контактирования мелкодисперсных пузырьков газа с водой.

Установка завихрителя потока соос- но оси анода и гребного винта позволяет увеличить турбулентность потока и способствует срыву с газопроницаемых поверхностей более мелкодисперсных пузырьков газа.

Установка лопастей завихрителя потока с начальным углом об атаки, равным половине угла атаки лопастей гребного винта, позволяет обеспечить безударный вход потока воды на лопасти завихрителя и снизить динамические нагрузки и потерю скорости потока воды.

Установка дефлекторов 19 на выходе потока воды из электродной камеры 4 позволяет обеспечить ламинарное истечение потока воды в водоем и увеличить дальнобойность устройства.

Экспериментальные исследования, проведенные на модели предлагаемого устройства, позволяют установить, что при градиенте напряжения постоянного тока 6,5 В/см, плотности тока 0,05 А/дм2, расходе воды 20 л/мин и расходе технического кислорода 0,5 г/мин при давлении 0,5 ата, при проведенных затратах электроэнергии 0,18 кВт-ч/л достигается степень насыщения воды кислородом 15,2 мг/л. Та же скорость насыщения воды на известной электролизной установке достигается при затратах электроэнергии порядка 1,5 кВт ч/л, что в восемь раз больше.

Таким образом, применением устройства достигается положительный эффект, заключающийся в уменьшении

31

энергоемкости процесса растворения газа в воде при одновременном увеличении удельной производительности устройства и скорости истечения потока, а следовательно, увеличения зо- ны аэрации в водоеме. Кроме того, устройство позволяет эффективно растворять в воде любой газ и может использоваться для создания искусственных заморов в водоемах - рыбопитомниках, позволяет регулировать в некоторых пределах минерализацию воды за счет применения специальных анодов и изменять водородный показатель рН на величину до 2 единиц за счет создания градиента напряжения электрического поля, вызывающего частичную диссоциацию молекул воды на водород и гидроксильную группу ОН .

Устройство может быть использовано для предотвращения заморных явлений в водоемах, лова рыбы на поток воды или для создания искусственных заморов при подготовке рыбопитомников.

Формула изобретения

40127 .6

ным винтом, соединенным с приводом.- электродную камеру со смонтированными в ней анодом и катодом, подключенными к источнику тока а о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, повышения производительности и долговечности, анод выполнен в виде полого газопроницаЮ емого цилиндра и установлен по оси корпуса, корпус выполнен цилиндри- ческим, соединен с отрицательным полюсом источника тока и снабжен газопроницаемыми цилиндрами, установлен15 ными концентрично оси цилиндрического анода, при этом полость цилиндрического анода и газопроницаемые цилиндры соединены с источником сжатого газа, а между гребным винтом и

20 электродной камерой размещен завихри- тель потока.

2. Устройство по п. отличающее ся тем, что лопасти за1- вихрителя потока установлены с на25 чальным углом атаки, равным половине угла атаки оконечности лопастей гребного винта.

Изобретение относится к области промышленного рыбоводства и предназначено, в частности, для аэрирования воды в рыбоводных целях. Цель изобретения - уменьшение энергоемкости, повышение производительности и долговечности. Устройство содержит корпус, насадку с расположенным в ней гребным винтом, соединенным с приводом, электродную камеру со смонтированными в ней электродами, один из которых является анодом, а другой - катодом. Анод выполнен в виде полого газопроницаемого цилиндра, соосно ему и гребному винту жестко закреплен за- вихритель потока, а катод выполнен в виде несущего корпуса с газопроницаемыми цилиндрами, которые закреплены концентрично оси цилиндрического анода. При этом полости цилиндрического анода и катода сообщаются посредством трубопровода с источником сжатого газа, лопасти завихрителя потока установлены с начальным углом атаки, равным половине угла атаки оконечности лопастей гребного винта, дефлектор расположен на выходе потока воды из электродной камеры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. « (Л

1. Устройство для аэрирования во-3. Устройство по п„ 1, о т л и ды, стационарно установленное на пон-30 чающее ся тем что дефлектор

тоне, содержащее корпус, дефлектор,расположен на выходе потока воды из

насадку с расположенным в ней греб-электродной камеры.

19 If 5 /2 4 7 8 11 6 10

WWrr

о .,iu

Риг.1

rf-rf

Фиг2

Г