Способ диспергирования газа в жидкости и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 84 9) (11) В 01 04, 5/04; С 02 Р 1/2 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ довательский нститут микаков ССС974.ССС986,ССС985. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод флотацией, Сущность изобретения: зжекция газа дискретными струями под давлением 0,0014 - 0,07 МПа в струйный поток жидкости ленточной формы толщиной 0,5 - 5,0 мм с широких сторон потока. Устройство содержит воздушную камеру 1 с патрубком 2 подвода газа, на котором установлен дроссель 3, Участок 5 смешения выполнен в виде щелевого канала прямоугольного сечения, на широких сторонах которого выполнены отверстия. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.1736584 Изобретение относится к технике,предназначенной для диспергирования газа в жидкости, и может быть использованов микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности длянасыщения жидкости газом, для обработкиводы, промышленных или бытовых сточныхвод флотацией.Цель изобретения - повышение качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размерупузырьков и их более равномерного распределения по потоку жидкости.На фиг, 1 изображено устройство, продольный разрез, вдоль короткой оси участкасмешения; на фиг, 2 - то же, разрез, вдольдлинной оси участка смешения; на фиг. 3 -разрез А - А на фиг, 1,Устройство содержит воздушную камеру 1, снабженную патрубком 2 подвода газас дросселем 3, а также установленные ввоздушной камере 1 конфузор 4, участок 5смешения в виде щелевого канала высотой0,5 - 5,0 мм, выполненный с отверстиями 6на широких сторонах, и диффуэор 7,Кроме того, устройство снабжено вакуумметром (не показан).Устройство для диспергирования газа вжидкости работает следующим образом.Исходная вода при давлении 0,2 - 0,4МПа поступает в конфузор 4, где при плавном снижении проходного сечения до щелевого канала высотой 0,5-5 мм приобретаетскорость 5 - 25 м/с, При прохождении участка 5 смешения вода за счет создаваемогоразрежения эжектирует воздух, поступающий из воздушной камеры 1 через отверстия 6. Вследствие незначительногогидравлического сопротивления отверстий6 разрежение в водяном потоке устанавливают равным разрежению в воздушной камере, причем последнее устанавливают спомощью дросселя 3, размещенного на патрубке 2, в зависимости от скорости движения воды таким образом, чтобы вжидкостный поток поступали отдельные газовые пузырьки, а не струи газа, Этому такжеспособствует небольшая толщина участка 5смешения, выполненного в виде щегевогоканала. 40 45 50 55 В диффузоре 7 скорость получаемой газожидкостной смеси постепенно снижается до 1 - 2 м/с вследствие плавного увеличения проходного сечения, и смесь выходит из устройства, При этом давление газожидкостной смеси увеличивается до атмосферного, а размеры полученных газовых пузырьков уменьшаются обратно пропорционально кубическому корню из отношения давлений 5 10 15 20 25 30 35 до и после диффузора 7, что в итоге способствует получению более мелких однородных газовых пузырьков, Благодаря щелевому сечению участка 5 смешения и рассредоточенному расположению отверстий 6 получаемые газовые пузырьки равномерно распределяются во всем объеме потока жидкости, что снижает их коалесценцию, дополнительное дробление и способствует получению однородных газовых пузырьков малых размеров,Далее газожидкостная смесь поступает в аппарат определенного технологического назначения, например флотатор или ферментер.П р и м е р 1, Проводили диспергирование воздуха в воде путем эжекции при температуре воды 10 С и воздуха 20 С, Воздух при давлении 0,07 МПа вводили в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 9 м/с, через отверстия диаметром 0,8 мм. После газонасыщения снижением скорости движения давление газожидкостной смеси повышали до атмосферного и определяли диаметр полученных газовых пузырьков (0,05-0,1 мм) в зависимости от их скорости всплывания в неподвижной жидкости (5 - 10 мм/с),П р и м е р 2, Проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1, Воздух вводили при давлении 0,0014 МПа в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 25 м/с, После повышения давления смеси диаметр воздушных пузырьков составлял 0,05- 0,1 мм.-П р и м е р 3, Проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1, Воздух при давлении 0,07 МПа вводили в поток толщиной 5 мм,движущийся со скоростью 8 м/с. После повышения давления смеси до атмосферного диаметр полученных газовых пузырьков составлял 0,1 - 0,2 мм.П р и м е р 4, Для получения сравнительных данных параллельно проводили диспергирование воздуха в воде с показателями, приведенными в примере 1, Воздух вводили при атмосферном давлении в поток воды толщиной 0,5 мм, движущийся со скоростью 9 м/с, Размеры полученныхгазовых пузырьков составляли 1 - 5 мм.Сравнение данных, приведенных в примерах 1 - 3 и в примере 4, показывает, что при использовании изобретения получаемые воздушные пузырьки имеют меньшие размеры, при этом диапазон их размеровболее узок по сравнению с известным решением.Выбор параметров давления и высотыщелевого канала участка смешения обусловлен следующим.При повышении давления в воздушнойкамере выше 0,07 МПа размеры получаемых 5газовых пузырьков увеличиваются каквследствие повышения давления, так и врезультате необходимого в этом случае снижения скорости движения жидкости, Значение давления 0,0014 МПа в воздушной 10камере лимитировано давлением насыщения жидкости при данной температуре. Оптимальное давление определяется, восновном, скоростью движения жидкости,но зависит также от геометрии потока, размеров отверстий перфорации, температурыжидкости и находится в пределах, близкихк верхнему значению давления в приведенном интервале,При снижении высоты щелевого канала 20менее 0,5 мм увеличивается вероятность засорения части его сечения или полного закупоривания взвешенными частицами, чтоотрицательно сказывается на расходах жидкости и газа, нарушает соотношение давления в воздушной камере и скоростижидкости или создает застойные зоны научастках смешения. При увеличении высотыщелевого канала более 5 мм увеличиваетсянеравномерность распределения газовых 30пузырьков в жидкости, которые преимущественно располагаются в пристенных слояхпотока. При небольших расходах высоту щелевого канала целесообразно приниматьминимальной и увеличивать ее при увеличении производительности и возрастанииразмеров взвешенных в жидкости частиц.Соотношение высоты и ширины щелевогоканала не является определяющим для технологических параметров предлагаемого 40устройства,Использование изобретения позволяет получить более мелкие и однородные газовые пузырьки, что по сравнению с известными способами и устройствами обеспечивает повышение удельной межфазной поверхности в процессах тепло- и массообмена, а также степени очистки в процессе последующей флотации при меньших по сравнению с напорной флотацией энергозатратах,Формула изобретения1. Способ диспергирования газа в жидкости путем эжекции газа дискретными струями в сформированный струйный поток жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размеру пузырьков газа и их более равномерного распределения по потоку жидкости, на стадии эжекции газа струйному потоку жидкости придают ленточную форму толщиной 0,5-5,0 мм, а эжекцию газа осуществляют с широких сторон потока жидкости под давлением 0,0014 - 0,07 МПа.2. Устройство для диспергирования газа в жидкости, содержащее воздушную камеру с патрубком подвода газа, внутри которой установлены конфузор, участок смешения с отверстиями и диффузор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества диспергирования за счет получения более мелких и однородных по размеру пузырьков газа и их более равномерного распределения по потоку жидкости, участок смешения выполнен в виде щелевого канала прямоугольного сечения, отверстия выполнены на широких сторонах участка, а устройство снабжено дросселем, установленным на патрубке подвода газа.1736584 А-А 30 40 50 Составитель В.ПавлечкоТехред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор А.Огар Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1849 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5