Устройство для насыщения жидкости газом Советский патент 1977 года по МПК B01F13/00 

I

Изобретение может найти применение в аппаратах химической, пищевой, биологической и других отраслях промышленности .

Известен аппарат для проведения процессов тепломассообмена между жидкостью и газом,, содержащий корпус, мешалку с приводом и барезотер ij .

Этот аппарат имеет ряд недостатков. Для получения пузырьков газа малых размеров увеличивают поверхность контакта фаз и интенсифицируют тепломассообмен, уменьшают диаметр отверстий в барботере или применяют пористый материал для его стенок. Однако в этом случае резко возрастает гидравлическое сопротивление барботера, уменьшается его механическая прочност отверстия или поры быстро забиваются или зарастают микроорганизмами. Кроме того, пузырьки меньших размеров имеют менее подвижную поверхность раздела газ-жидкость и их поверхность быстро покрывается слоем ПАВ. На поверхности таких пузырьков после отрыва от барботера устанавливается пограничный слой, массообмен через который малоинтенсивен.

Спектр звукового поля при барботировании выглядит сплошным, так как

пузьфьки отрываются неодновременно, хаотично и имеют неодинаковые размеры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство дл насыщения жидкости газом, содержащее корпус, мешалку с приводом, установленный в газоподводищем патрубке барботер, выполненный в виде перфорированного диска и пульсатора 2.

Данное устройство размещается в днище или в стенке аппарата, поэтому практически невозможно исключить контакт его вращающихся частей с агрессивной барботируемой жидкостью, что приводит к усложнению конструкции уплотнения вала привода и к применению дефицитных антикоррозионных и антифрикционных материалов. В случае необходимости регулировки размеров газовых пузырьков и часюты их отрыва изменяют амплитуды пульсаций давления газа, она может быть увеличена только при повышении давления газа в газовой магистрали, что часто невозможно по технологическим причинам, так как связано с уменьшением срока службы компрессоров. Для ингеисификации процессов тепл массообмена путем создания более инт сивных звуковых колебаний давления в устройстве для насыщения жидкости га зом, содержащем корпус, мелалку с пр водом и барботер, выполненный в виде перфорированного диска и пульсатора, газоподводящий патрубок снабжен теле скопической резонансной камерой, рас положенной между перфорированным дно ком и пульсатором. Кроме того, резонансная камера снабжена резонатором, выполненным в виде цилиндра с поршнем. На чертеже изображено предлагаемо устройство, общий вид. Оно содержит корпус 1, мешалку 2 с приводом 3, установленный в гаэоподводящем патрубке 4 барботер, выполненный в виде перфорированного ди ка 5 и пульсатора 6. Газоподводящий патрубрк снабжен телескопической резонансной камерой 7 с уплотнением 8 и резонатором 9, который выполнен в виде цилиндра 10 и поршня 11 с уплот нением 12. Пульсатор выполнен в виде камеры 13 с отверстиями 14, перфорированной перегородки 15, отделяемой от камеры 13 регулировочным кольцом 16, и диска 17 с отверстиями 18, соединенного эластичной муфтой 19 с приводом 20. Отверстия камеры 13 перегородки 1 и диска 17 имеют одинаковый диаметр и расположены по окружности одного радиуса, Во время работы устройства для на сыщения жидкости газом, газ с давлением большим, чем статическое давление столба жидкости, поступает в камеру 13 по газоподводящему патрубку При вращении диска 17 в начальный момент открытия отверстий перегородки 15 в резонирующую камеру 7 поступает возбуждающий импульс давления лР , который создает там возмущение Возмущение в виде волны повышенного давления движется к диску 5 со скоростью распространения звука в газе Достигнув диска 5,, волна давления, изменив фазу на 180, отражается и движется к перегородке 15, но уже в виде импульса разрежения. Если момент достижения импульсом разрежения перегородки 15 и момент начала закрытия отверстий перегородки 15 совпадают, фазы возбуждающих импульсов и собственных колебаний массы газа в резонирующей камере 7 совпадают. Возникает резонанс, и амплитуда колебания давления газа в резонирующей камере 7 существенно возрастает, достигая 3 м вод. ст. Диаметр отверстий в диске и скорость его вращения определяют частоту колебаний давления газа, а число отверстий в диске определяет порядок резонирующей гармоники этих колебаний. Резонанс колебаний давления при заданной частоте возбуждающих импульсов наблюдается только при строго определенном расстоянии 6 между диском 5 и перегородкой 15, которое регулируется телескопическим соединением. Кроме того, при неизменном расстоянии 6 резонанс при изменении частоты возбуждающих импульсов может быть получен изменением положения поршня 11 резонатора 9. При возникновении колебаний давления газа в отверстиях диска 5 происходят синхронные гармонические колебания столбика газа и жидкости. Тангенциальным потоком жидкости образуемым мешалкой 2, отсекаются дискретные порции газа, образующие мелкие пузыри. Колебания столба газа передаются также слою жидкости, прилегающему к барботеру и отрывающимся пузырькам газа. После отрыва поверхность пузырьков колеблется с определенной частотой, что приводит к обновлению поверхности контакта фаз и интенсификации тепломассообмена. Использование собственных резонансных колебаний столба газа в резонирующей камере уменьшает потери энергии сжатого газа. Кроме того, возможно использовать один пульсатор для нескольких барботеров. Формула изобретения 1.Устройство для насыщения жидкости газом, содержащее корпус, мешалку с приводом, установленный в газоподводящем патрубке барботер, выполненный в виде перфорированного диска и пульсатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена путем создания более интенсивных звуковых колебаний давления, газоподводящий патрубок снабжен телескопической резонансной камерой, расположенной между перфорированным диском и пульсатором. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что, с целью регулировки процесса и уменьшения габаритов резонансной камеры, последняя снабжена резонатором, выполненным в виде цилиндра с поршнем. источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1 Кафаров В.В. Основы массопередачи. М., Высшая щкола, 1962, с.565. 2. Авторское свидетельство СССР 528110, кл. В 01 F 3/04, 1973.

9 to 1г II

-f-rr ff f-f rrj