Способ аэрации жидкости Советский патент 1991 года по МПК B03D1/00 

(Л

С

Изобретение относится к аэрации жидкости и может быть использовано при флотационном обогащении минералов, очистке сточных вод и в других областях. Цель снижение энергозатрат на аэрацию. Для осуществления способа в аэратор подается воздух и формируется поверхность газ - жидкость, на которую из насадков подаются струи жидкости. Струи жидкости предварительно насыщаются воздухом или газом в количестве от 10 до 50% от объема жидко сти. Насыщение струй жидкости осуществляют под избыточным давлением воздуха или газа или при одновременном избыточном давлении воздуха или .газа и разряжении, создаваемом в аэраторе при помощи вакуумного насоса. Предварительное насыщение струи жидкости воздухом или газом увеличивает их эжектирующую способность и как следствие способствует снижению энергозатрат на аэрацию. 1 ил.,2 табл.

Изобретение относится к способам аэрации жидкости и может быть использовано при флотационном обогащении минералов, очистке сточных вод и в других областях.

В обогащении полезных ископаемых известны способы поверхностной аэрации жидкости струями.

Устройство для аэрации жидкости содержит емкость, аэратор с трубопроводами для подвода к нему под избыточным давлением жидкости и газа и обеспечивает глубинную аэрацию жидкости с помощью, свободно падающих на раздел газ-жидкость струй жидкости.

Способ аэрации жидкости при флотации предусматривает подачу струи на поверхность раздела импульсами.

Устройство для аэрации жидкости представляет струйный аэратор с аэрационным и регулировочным блоком.

Недостатками известных решений являются значительные энергетические затраты, трудность регулирования коэффициента эжекции, отсутствие возможности увеличения коэффициента эжекции в рациональной (1-1,5 эти) области избыточного давления, при котором подаются струи жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ аэрации жидкости, при котором используют струю жидкости плоской формы, угол подачи струи на поверхность жидкости 20-75°, высоту 30-50 см и давление 1-1,5 эти.

Недостатками известного способа являются значительные энергетические затраты, вызываемые необходимостью для обеспечения эффективной аэрации воздуха,

о ю о о

о

и создание высоких скоростей струи увеличением давления жидкости.

Целью изобретения является снижение энерюзатрат на аэрирование за счет повышения эжектирующей способности струи.

Указанная цель достигается введением в жидкость перед ее подачей в виде струи на поверхность раздела газ - жидкость газа (воздуха) в количестве 10-50% от ее объема под избыточным давлением или под действием избыточного давления и вакуума. При этом расходе газа (воздуха) поверхность струи интенсивно турбулируется, за счет чего увеличивается захват воздуха ее неровностями при движении от насадки до поверхности раздела газ - жидкость. Эжек- ция воздуха возрастает с повышением скорости и турбулентности струй. С помощью скоростной киносъемки установлено, что коэффициент эжекции К зависит от неровностей поверхности струй

,4(Ј/г)2-ь

|0,б-.

+ 2(Ј/г) 0,1

где Qr - объем эжекторного газа;

Ож - объем жидкости;

к- фактор поверхностной неровности;

г - радиус струи в любой ее точке.

При умеренных значениях неровностей поверхности струй (низкая турбулентность) значения К 2, для высокой турбулентности значения К 2.

Предлагаемый способ аэрации позволяет регулировать фактор поверхностной неровности Ј и соответственно изменять коэффициент эжекции.

Сопоставительный анализ с известным способом показывает, что предлагаемый способ аэрации отличается тем, что жидкость перед ее подачей в виде струй подвергается предварительному газонасыщению.

На чертеже показана схема для осуществления предлагаемого способа.

На схеме показаны насадка 1, патрубок 2 для подачи газа (воздуха), патрубок 3 для подачи жидкости, смеситель 4, струя б, граница 6 раздела газ - жидкость, аэрировах- ный объем жидкости 7.

Жидкость под избыточным давлением (в случае вакуумной аэрации жидкости под действием атмосферного давления в случае комбинированного аэрирования под действием избыточного давления и вакуума) поступает через патрубок 3 в смеситель 4, куда подается воздух (газ) через патрубок 2 Через насадку 1 водогазовая смесь в виде турбулентной струи 5 падает на поверхностный

слой жидкости. Струя при падении увлекает воздух из атмосферы в поверхностный слой 6 и образует аэрированный объем жидкости 7. Для создания вакуума насадка помещается в корпус 8, к которому подключается через патрубок 9 вакуум-насос.

Результаты исследований по влиянию газонасыщенности круглых струй жидкости на их эжекторную способность в условиях

0 аэрирования при атмосферном давлении и в вакууме представлены в табл.1.

Приведенные данные в табл.1 показывают, что наиболее рациональным соотношением водовоздушной среды является

5 интервал 10-50% воздуха к подаваемому объему жидкости, в условиях которого коэффициент эжекции возрастает по сравнению с условиями известного способа в 2,5-4,0 раза.

0 Вследствие повышения коэффициента эжекции в соответствующей мере снижаются энергозатраты на процесс аэрирования

Сравнительные данные энергозатрат

5 на аэрирование в условиях известного и предлагаемого способов представлены в табл.2.

Из данных табл.2 видно, что предвари- телбное газонасыщение жидкости перед ее

0 подачей в насадки, формирующие струи, позволяет снизить удельные энергозатраты на аэрирование при переводе жидкости от избыточного давления к атмосферному на 30%, а при переводе жидкости отатмосфер5 ного давления в вакуум - на 55%. Различия в удельных затратах на аэрирование при атмосферном давлении и в вакууме объясняются тем, что для аэрирования при атмосферном давлении требуется установка

Q насоса для подачи жидкости под давлением и установка компрессора для подачи газа (воздуха под тем же давлением. В случае вакуумного аэрирования реализация способа достигается работой только вакуума-на5 coca, обеспечивающего получение заданного вакуума, при котором жидкость и газ (воздух) поступают в систему самотеком за счет создаваемого разряжения. В случае комбинированного аэрирования удельные

0 энергозатраты остаются на уровне вакуумного спосба аэрирования, так как при таком аэрировании требуется установка низконапорного насоса и воздуходувки, работа .которых требует дополнительных

5 энергозатрат.

Практическая реализация прелагаемого способа аэрации может быть осуществлена во флотационных машинах типа ФП 6, 3 С (5), где применяются пневмогидравличе- ские аэраторы. Использование предварительного газонасыщения обеспечит снижение энергозатрат за счет возможности ведения процесса при более низком давлении жидкости, снижения разжижения процесса и уменьшение расхода жидкости . повышение степени аэрации жидкости и соответственно повышение производительности флотомашины и улучшение технологических показателей процесса.

Формула изобретения Способ аэрации жидкости, включающий подачу в аэратор воздуха и жидкости.

« Избыточное давление в опытах 0,05 НПа.

Способ аэрирования

Известный

Предлагаемый:

при атмосферном давлении (подача жидкости

от избыточного давления к атмосферному)

в вакууме (подача жидкости от атмосферного

давления в вакууме)

комбинированный способ в вакууме (подача

жидкости от избыточного давления в вакуум)

В скобках указан процент от известного способа.

формирование поверхности газ - жидкость, подачу струй жидкости на поверхность раздела газ - жидкость, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат на аэрацию за счет повышения эжектирующей способности струй, струи жидкости насыщают воздухом или газом в количестве 0-50% от объема жидкости, при этом насыщение струй жидкости осуществляют под избыточным давлением воздуха или газа или под одновременным действием разряжения, создаваемого в аэраторе, и избыточного давления воздуха или газа.

Таблица 2

Удельные энергозатраты на аэрирование, кВт-ч/м3 воздуха

0,17

0,12(70%)

0.077(45%)

0.08 (47)

t Вакуум

Газ(бозду)