Устройство для нагнетания воздуха Советский патент 1982 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к струйным системам для нагнетания воздуха преимущественно в сооружениях биохимической очистки сточных вод и может найти применение на станциях аэрации малой производительности (до 10ОО м сутки) Известно устройство для нагнетания воздуха, содержащее цилиндрический кор пус с патрубками ввода циркуляционной воды и отвода нагнетаемого воздуха, ус1ановленные ярусами по высоте корпуса и прикрепленные тангенш1а;шно ему трубы Вентури с водоподающими форсунками на входе, соединенными с насосом, который, в свою очередь, связан всасыва4ощим трубопроводом с нижней частью корпуса. При этом диффузоры труб Вентури выполнены перфорированными с углом раскрытия 40 и снабжены коаксиал но расположенными конической формы камерами с трубопроводами, прикрепленными к всасьтающему трубопроводу насоса 1 | . Недостатки устройства состоят в усложнении конструкции диффузоров труб Вентури и небольшом разрюжении, создаваемом во всасывающем трубопроводе насоса, что приводит к снижению интенсивности отсасывания пограничного слоя со стенок диффузора, возрастанию его сопротивления и увеличению энергозатрат по сравнению с теоретическим расходом электроэнергии, полученным с.учетом отсутствия вихреобразования в диффузоре. Кроме того, при наличии перфорированных стенок диффузора трудно достигнуть равномерности отсасывания пограничного слоя по его длине.. В трубах Вентури, предназначенных для вьшолнения двух задач: эжектярова- ния наружного воздуха и сжатия его до требуемого давления, большая доля энергии расходуется на неосновной процесс присоединения к распыленной струе жидкости расчетного количества воздуха. Чтобы вовлечь 1 м воздуха, необходиМО не менее 0,5-1,5 м воды перекачать насосом на форсунки Е«,эдовоздушных эжекторов. Энергия необходимая для выполнения основной задачи - сжатия увепи ченного воздуха, близка к затратам энергии при работе гаэодувок, т.е. меньше, чем энергия, необходимая для осу ществления процесса эжекиии, т.е. имеются неоправданные затраты энерпш для вьшолнения промежуточных операций в ходе нагнетания воздуха. Цель изобретения новьпление эффективности использования путем интенсификации удаления погран1Г«юго со стенок диффузора и сокращения энергозатрат, Указанная цель достигается тем, что устройство для нагнетания воздуха, содержшдее цилиндрический герметичный корпус с патрубками ввода циркуляционной и иодпиточной , воды и отвода нагнетаемого воздуха, установлеш1ые ярусами по высоте корпуса и прикрепленные ему водовоздушные эжекторы с :водоподающим форсунками на входе и диффузорами, насос с трубопроводами, снабжено кольцевыми соплами, расположенн1,1ми по окруж ности диффузоров в их начале и сообщенными с напорным трубопроводом насоса, а также осевым вентилятором, соединенным с всасывающими патрубками эхсекто- ров. Подключение осевого вентилятора- к Бсасьгоающим. патрубкам водовоздушных эжекторов дает возможность подать в эжек торы расчетное количество :8Оздуха. под небольщим давлением и обеспечить наддув на всасывании. В резугаэтате наддува вовоасьшающих полостях водовоздущных эжекторов создается подпор возДуха. При этом объемный коэффициент инжекции равный отнощению расхода воздуха к рас ходу воды через форсунки, увеличивается в несколько раз или при сохранении значения коэффициента инжекции таким же, как и в системе без наддува, дает возможность уменьшить напор 1зоды перед форсунками. С другой стороны, при подаче в водовоздушные эжекторы осевьш вентилятором расчетного количества воздуха струи воды, истекающие из форсунок, должны обладать запасом энергии, необходимым только для сжатия уже поступившего воздуха. При этом напор воды перед форсунк ми можно уменьшить по сравнению с напором, необходимым как для: эжекции, так и для сжатия воздуха. Использование других типов вентиляторов вместо осевых, например центробежных, в данной системе нерационально, так как подача воздуха под давленнем до 5ОО Па позвог ляет не только преодолеть сопротивление во всасывающнх патрубках водовоздушных эжекторов, но и поддерживать подпор на всасывании. Мощность, потребляемая осевыми вентиляторами, в несколько раз меньше мощности центробежных вентиляторов. Увеличение суммарной мощности, потребляемой системой нагнетания воздуха за счет установки осевых вентилятотров полностью компенсируется снижением затрат электроэнергии путем подачи воздуха вентилятором и создания наддува. Установка в начале диффузоров водовоздушных эжекторов кольцевых сопел, расположенных по окружности и соединенньк с напорнымтрубопроводомнасоса, дает возможность произвести равномерный сдув пограничного слоя с поверхности уширенных диффузоров путем подачи на сопла до 5% общего расхода пере- качиваемой насосом воды и уменьщитъ потери напора на вихреобразование, а, следовательно, и энергозатраты. В рассматриваемой системе, предназначенной для нагнетания воздуха, с целью увеличения давления нагнетания целесообразно, чтобы диффузоры водовоздушных эжекторовимели большой угол раскрытия, близкий к оптимальному, равному-. 40°. При использовании наддува и возрастании объемного коэффициента инжекции решение по отсасыванию пограничного слоя с внутренней поверхности диффузоров с помощью всасывания насосом не дает положительных результатов. Хороший эффект предотвращения вихреобразования в диффузоре обеспечивается только при сдуве пограничного слоя. Отсюда следует неразрьтная связь первой и второй отличительных частей предлагаемого изобретения. На чертеже изображена установка для нагнетания воздуха. Установка для нагнетания воздуха содержит цилиндрический герметичный корпус 1 с патрубком 2 ввода подпиточной воды, патрубком 3 отвода нагнетаемого воздуха и патрубком 4 подачи шфкуляцпонной воды к насосу 5, водовоздушные эжекторы 6 с водоподактаими форсу; жами 7 на входе и диффузорами 8 с углом раскрытия 40, в начале которых расположены по окружности кольцевые сопла 9, соединенные линией Ю с напорным трубопроводом 11 насоса, осе59БОЙ вентилятор 12, подключенный воздуховодом 13 к всасывающим патрубкам 14 водовоздушных эжекторов. Установка для нагнетания воздуха функционирует следующим образом. Вода из нижней части герметичного корпуса 1 забирается насосом 5 и по напорному трубопроводу 11 подается на форсунки 7. Одновременно расчетное количество воздуха подается осевым вентшштором 12 по воздуховоду 13 к всасывающим патрубкам 14 водовоздушных эжекторов 6. Распыленные струи воды, истекающие из форсунок 7, подхватывают воздух, поступающий от вентилятора 12, и за счет передачи энергии сжимают этот воздух, Водовозгуишая сме проходит диффузоры 8 водовоздушных эжекторов 6, подсоединенных тангенциаль по высоте герметичного корпуса 1, и поступает в корпус. За счет центробежных сил идет хорошее разделение сжато4 го воздуха и воды. Необходимость в уст новке специального к/аплеотделителя отпадает. Сжатый воздух отводится по пат рубку 3 в аэротенки, а вода собирается в нижней части герметичного корпуса 1. Часть воды (до 5%), подаваемой насосом 5, передается по лшшк 10 не. кольцевые сопла 9, расположенные по оЕсружности в начале диффузоров 8 водовоздушных эжекторов 6. Поток воды, выход5шшй из сопел 9, распространяется по поверхности диффузоров 8, обеспечивая ликвидацию вихреобразований, и оюступает в дальнейшем вместе с воздуш-; вым потоком в герметичньй корпус 1. Подпитка системы водой необходима нз-э 2 частичного ее расхода на увлажлоние воздуха, и производится через 2 из системы технического водопровода. Технические преимущества предлагаемой системы нагнетания воздуха заключаются в снижении энергозатрат на эжектирование воздуха и предотвращение вихреобразования в диффузорах водовоздушных эжекторов с углом раскрытия 4О. Формула изобретения Устройство для нагнетания воздуха, содержащее цилиндрический герметичный корпус с патрубками ввода циркуляционной и подпиточной воды и отвода нагнетаемого воздуха, установленные ярусами по высоте корпуса и прикрепленные тангенциально ему водовоздушные эжекторы с водоподающими форсунками на входе и диффузорами, насос с трубопроводами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования за счет интенсификации удаления norpiaHH4Horo слоя со стенок диффузора и сокращения энергозатрат, оно снабжено кольцевыми соплами, расположенными по окружности диффузоров в их начале и сообщенными с напорным трубопроводом насоса, а также осевым вентилятором, соединенным со всасывающими патрубками эжекторов. Источники информации, принятые во внш«)ание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 791638, кл. С 02F 3/2О, 197.