Массообменный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01F7/02 B01F3/04 

(54) МАССООВМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к устройствам для насыщения жидкости газами и может применяться для аэрации водоемов, очистки сточных вод, в процессах сатурации.- .

Известно устройство для диспергирования газа в жидкости, снабженное трубой с установленным в ней большим количеством турбинных «мешалок 1 З

Недостатками указанного устройства являются значительные, энергозатраты, сложность конструкции и большая металлоемкость.

Известен массообменный аппарат, содержащий герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетательный и всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили .

Недостатком данного устройства является то, что смешение газа с жидкостью происходит только в нагнетательном патрубке, в связи с чем пузырьки газа получаются больших размеров, газ частично отслаивается от жидкости и, как результат, низкий коэффициент массообмена,

Цель изобретения - повьиение качества смешения.

Эта цель достигается тем, что в массообменном аппарате, содержащем герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетательный и всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили, корпус снабжен размещенной перед шестернями смесительной камерой, соединенной со всасывающими трубопрово10дами жидкости и газа и прерывателем потока газа, установленным после регулирующего вентиля.

Прерыватель потока газа может быть выполнен в виде золотника или 15 в виде неподвижного перфорированного диска, размещенного в корпусе перед смесительной камерой, и расположенного соосно с ним перфорированного диска, входящего в зацепление с од20ной из рабочих шестерен.

На фиг.1 представлена схема предложенного аппарата; на фиг.2 - вариант выполнения устройства, вид сбоку; на фиг,3 - разрез А-А на фиг.2,

25

Аппарат состоит из (герметически закрытого корпуса 1 с двумя рабочими шестернями 2, нагнетательного трубопровода 3, всасывающих трубопроводов 4 и 5 для жидкости и для

30 газа, регулирующего вентиля б, золотннкоэогопрер лвателя 7, неподвижного перфорированного диска 8, Под.вижпый перфорированный диск 9, установленный непосредственно на корпусе 1, имебт на венчике зубья, модуль -которых такой же, как и модуль рабочих шестерен 2, Аппарат также имеет всасывающую полость 10 нагнетательную полость 11, Устройство работает следующим об-ч разом,. , . При вращении рабочих шестерен 2 во всасывающей полости 10 герметическизакрытого корпуса 1 создается разряжение. Жидкость подсасывается через трубопровод 4, а газ - через трубопровод 5, причем количество подсасываемого газа регулируется вентилем 6. При этом жидкость и газ, попадая совместно в зону разряжения, создаваемую во всасывающей цолости 10, подв.ергают ся интенсивной турбулизации. При прохождении смеси жидкости и газа в ячейках шестерен происходит дополнительное дробление смеси, что продолжается и в нагнетательной полости 11, до входа смеси в нагнетательный трубопровод 3« Установленный на трубопро воде 5 подсоса воздуха золотниковый прерыватель 7 создает импульсное поступление подсасываемого газа к месту смёциения его с жидкостью. Такое же импульсное движение подсасываемого газа создается с помощью установленних на корпус 1 перфорированных дисков 8 и 9. При этом диск 8 неподвижен а диск 9 приводится во вращение одной из рабочих шестерен 2. Когда отверстия на дисках 8 и 9 совпадают, происходит подсос газа во всс1сывающую полость К) благодаря создашаемому там разряжению. Когда отверстия на диска не совпадают, подсоса rasci не происходит . При работе средств, установленных на трубопроводе 5 подсоса воздуха, создается импульсное движение подсасываемого газа, в результате чего во всасывающей полости возникают пульса ции разряжения, накладывающиеся на пузырьки газа в жидкости При этом пузырьки газа постоянно меняют свой объем, то увеличиваясь, то уменьша ясь, поверхностный слой на ник разру шается и массообмен значительно возрастает. Частота накладываемых пульсаций 60-2000 Гц. Пример 1, Проводились опыты по определению размеров пузырьков га за в жидкости на выходе из предлагав мого и известного аппаратов. При это испытывались три конструкции; а)известный аппарат в котором жидкость и газ засасываются в две от дельные всасывающие полости; б)предлагаемый аппарат с золотни KOBtiM прерывателем на входе газа, в отором жидкость и газ подсасываются одну общую всасывающую полость, прием на трубопроводе подсоса газа усановлен золотниковый прерыватель, беспечивающий импульсное движение одсасываемого газа; в) предлагаемый аппарат с подвижным и неподвижным дисками на входе газа, обеспечивающими импульсное движение подсасываемого газа. В качестве рабочих жидкостей использовались вода, кашалотовый жир, раствор дивинилстирольного зластоплас-. тика в органическом растворителе,в качестве рабочего, газа - воздух. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, на выходе из предлагаемого аппарата диаметр пузырьков воздуха в 3-4 раза меньше, чем на выходе из известного, а применение золотникового прерывателя или перфорированных дисков оказывает равноценное влияние. Уменьшение диаметра пузырьков воздуха в жидкости ведет к увеличению поверхности контакта фаз и увеличению коэффициентамассообмена. Пример 2. Проводились сравнительные испытания по насыщению воды кислородом воздуха с помощью моделей предлагаемого и известного аппаратов. Предлагаемый аппарат испытывался в двух вариантах: с золотниковым прерывателем на входе воздуха и перфорированными дисками. В качестве рабочих сред использовались вода и воздух. Испытываемые устройства конструктивно были выполнены из одинаковых шестеренчатЕЛХ насосов и отличсшись местом ввода всасывающих трубопроводов и наличием прерывателей на трубопроводе подсоса воздуха, обеспечивающего движение подсасываемого воздуха с частотой 1000 Гц. Испытываемые устройства по очереди присоединялись к емкости 0,13 м. Вода в емкости деаэрировалась путем добавки сульфита натрия. Содержание кислорода в воде умень-. шалось до О, З.абор воды осуществлялся из емкости, вода засасывалась в испытываемое устройство, насыщалась кислородом воздуха и возвращалась в емкость. Содержание кислорода в воде замеряли по методу Винклера. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Предлагаемый массообменный аппарат по сравнению с известным позволяет получить диаметр пузырьков газа в рабочей жидкости на выходе в 3-4 раза меньше, при этом коэффициент массообмена между жидкостью и газом увеличивается в 1,4-2.раза.

о о

о f о

г

00

1Л

1Л

сч т

м

о

о

г

оо

1Л

1Л

1Л

I-I

о

1Л 1Л

|Л

Известный

Предлагаемый с перфорированными дисками на входе воздуха

С золотниковым прерыва:тепем на входе воэ,духа

Формула изобретения

2,Аппарат по п.1, отличающийся тем, что прерыватель

Таблица 2

40

3000

20

40

40

3000

10

потока газа выполнен в виде золотника.

. 3. Аппарат по .п. 1, о т л и ч а ю. щ и и с я тем, что прерыватель потока газа выполнен .в виде неподвижного перфорированного диска, размещенного в корпусе перед смесительной камерой, и расположенного соосно с ним перфорированного диска, входящего в зацепление с одной из рабочих шестерен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США 2944487, кл. 418-15, 1965|.