Способ замещения газа в жидкостях и устройство для его осуществления

)4 В 01 Р 3/04 В ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а авиаучных тр 971,ЛЕНИЯ (57) Изобрете и устройствам действия на м соба е относитс нного возжду жидкос спользова я напр ообмен жет бы ями и газами,теперерабатывающей в химическои, и металлообра тывающеи отраслях ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Куйбышевский авиационный инстгут им. акад. С.П.Королева(56) Заявка франции Кф 2310789,кл. В 01 0 19/00, 1977.Эксплуатационные свойствционных топлив, Сборник надов. Вып. 2, Киев, КИИГА,с. 33.(54) СПОСОБ ЗАМЕЩЕНИЯ ГАЗА В ЖИДКОТЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВмышленности и сельском хозяистве и позволяет повысить производительность и эффективность процесса и уменьшить непроизводительный расход незамещающего газа. Жидкости предварительно подвергают глубокой дегазации до достижения максимально низкой концентрации растворенного в них газа, а затем насыщают замещающим газом под воздействием акустических колебаний, которые вводят в жидкость на частоте, близкой к собственной частоте колебаний пузырьков замещающего газа. Устройство для осуществления способавключает насыщающую колонку с предохранительным клапаном давления, га- Я зораспределительное устройство, дега- затор, соединенный трубопроводом с насыщающей колонкой, источник акустических колебаний с питающим его генератором, установленный внутри колонки. 2 с.п. и 2 з.п. ф - лы, 1 ил,Изобретение относится к способами устройствам для направленного воз действия на массообмен между жидкостями и газами и может быть использо 5вано в химической, нефтеперерабатывающей и металлообрабатывающей отрасляхпромышленности и сельском хозяйстве.Цель изобретения - снижение кон; центрации замещаемого газа в жидкостях, повышение эффективности процессаэа счет уменьшения непроизводитель 1ности расхода замещающего газа.П р и м е р. Замещение воздуха,растворенного в воде, кислородом (для 15предпосевной обработки семян).Осуществляют дегазацию воды на пример, с помощью цилиндрическоговибратора на трубе), снижая концент рацию растворенного в ней воздухас 0,025 до 0,002-0,0015 см/мп.Затем осуществляют насьпцение воды,; для чего в нее через газораспределительное устройство вводят пузырькиикислорода диаметром 2,4-2,510 см 25(собственные частоты колебаний 26 -28 кГц). Пузырьки таких размеровможно получить, вдувая кислород вводу через мембрану из мелкопористогоматериала, Одновременно в воду вводят 30акустические колебания с частотой27 кГц, под воздействием которыхгузырьки совершают интенсивные колебания и растворяются, насьпцая водусодержащимся в них кислородом до концентрации 0,026-0,035 см /мп.Для предотвращения раэгаэированияводы на ее свободной поверхности образуют устойчивую пленку иэ более легкой жидкости, имеющей плотность меньше плотности обрабатываемой жидкостии несмешивающейся с ней (например,из масла). Она растекается по свободной поверхности обрабатываемойжидкости и предохраняет ее от повторной дегазации после насыщения,На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего способ замещения газа в хидкостях.50Устройство включает дегазатор 1,например ультразвуковой, насыщающуюколонну 2, в днище которой установлен источник 3 акустических колебаний (например, ультразвуковой вибра 55тор), питаемый генератором 4. В нижней части колонны предусмотрено гаэораспределительное устройство 5 ввиде кольцевого коллектора с отверстиями, соединенное магистралью с газовым аккумулятором 6 давления, Вверхнюю часть колонны встроены емкость 7 для пленкообраэующей жидкостис подводящей трубкой и запорным вентилем 8, предохранительный клапан 9для сброса избыточного давления исливная магистраль с запорным вентилем 10, соединенная с емкостью 11для хранения насыщенной жидкости,включающей газовый аккумулятор 12давления. Устройство работает следующим образом.Вначале осуществляют дегазацию, для чего обрабатываемая жидкость по входному трубопроводу поступает в дегазатор 1, где освобождается от растворенного в ней газа. Предварительная дегаэация жидкости позволяет максимально снизить концентрацию растворенного в ней газа и тем самым создает условия для более глубокого и интенсивного насыщения.После дегазации осуществляют насыщение, для чего жидкость из дегазато ра 1 по соединительному трубопроводу поступает в нижнюю часть насьпцающей колонны 8, Одновременно от газового аккумулятора 6 давления через газо- распределительное устройство 5 в нее вводят пузырьки замещающего газа, которые под воздействием акустических волн, излучаемых источником 3 колебаний, совершают интенсивные колебательные движения на резонансной частоте. При введении в дегаэированную жидкость пузырьков эамещающего газа в результате направленной диффузии происходит их растворение ,газ диффундирует в недонасьпценную им жидкость), значительно ускоряющееся при наложении акустических колебаний в силу действия ряда специфических нелинейных эффектов (колебания пузырьков, микропотоки), а резонансный режим колебаний, характеризующийся увеличением их амплитуды при ьянимальном расходе внешней энергии и максимальной эффективностью акустических воздействий, еще более ускоряет массообменные процессы, В результате пузырьки, практически полностью растворяясь (что позволяет в несколько раз сократить расход эамещающего газа), насьпцают жидкость содержащимся в них газом.1430082 ВБПП 1 И Заказ 5171/7 Тираж 564 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Для предотвращения выделения газаиз насьпценной им жидкости на ее свободной поверхности образуют устойчивую пленку иэ более легкой, чем обрабатываемая, и несмешивающейся с нейжидкости. Для эого, плавно регулируярасход насыщенной жидкости в сливноймагистрали запорным вентилем 10, добиваются подъема и установления ее 10свободной поверхности на контролируемом визуально сквозь смотровую щель(на рисунке не показана) уровне, чутьпревьппающем уровень сливной магистрали. После этого, открывая запорный 15вертиль 8, добиваются истечения иземкости 7 пленкообраэующей жидкости,которая, равномерно растекаясь посвободной поверхности насыщающейсяжидкости, образует изолирующую пленку,20После этого вентиль 8 закрывается,Если в результате коалесценциивозникает некоторое количество нерастворившихся пузырьков, они всплывают и, пробив изолирующую пленку,переходят в газовую подушку, давление в которой регулируется предохра -нительным клапаном 9. Применение жидкостной изолирующей пленки позволяетк тому же вести насьпцение беэ надду- ЗОва замещающим газом практически влюбой атмосфере. Далее насыщеннаяжидкость через сливную магистральпоступает к потребителю или в емкость11 для временного хранения, которая1оснащена системой наддува замещающимгазом от аккумулятора 12 давлениядля предотвращения разгазированияжидкости. Наддув емкости 11 можетбыть заменен изолирующей поверхностаоной пленкой, Генератор 4, имея плавную регулировку, мощности и частоты,повышает универсальность устройства,т,е. обеспечивает обработку разнообразных жидкостей с различными физико-механическими свойствами,При использовании изобретенияобеспечивается воэможность насыщенияжидкостей газом, обладающим болеенизкой растворимостью в них по сравнению с замешенным газом; повышениепроизводительности процесса замещения; повышение эффективности процесса при значительном снижении непроизводительного расхода насыщающего газа;снижение остаточной концентрации замещенного газа в жидкости. Формула из обр етения 1, Способ замещения газа в жидкостях путем насьпцения их другим газом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения концентрации замещаемого газа в жидкостях, повьппения эффективности процесса за счет уменьшения непроизводительного расхода эамещающего газа, жидкости предварительно подвергают глубокой дегазации до достижения максимально низкой концентрации растворенного в них газа, а затем насыщают замещающим газом под воздействием акустических колебаний, причем последние вводят в жидкость на частоте, близкой к собственной частоте колебаний пузырьков эамещающего газа2, Способ по п. 1, о т л и ь аю щ и й с я тем, что для предотвращения выделения замещающего газа иэ насыщенной им жидкости ее свободную поверхность отделяют от газовой подушки пленкой из более легкой, чем обрабатываемая, и не смешивающейся с ней жидкости.3. Устройство для замещения газа в жидкостях, включающее насьпцающую колонну с предохранительным клапаном давления и расположенным в нижней ее части газораспределительным устройством, соединенным магистралью с газовым аккумулятором давления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, оно снабжено дегазатором, связанным соединительным трубопроводом с насьгщающей колонной и источником акустических колебаний с питающим его генератором, установленным внутри насьпцающей колонны.4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что насыщающая колонна снабжена емкостью для пленкообразующей жидкости с подводящей ее трубкой и запорным вентилем.