Устройство для перемешивания и аэрации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) 28 А 1 В 01 Р 5/2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТ следовател рскии ин- проиэводст х дрожжеиолубев,идетельство СССР 12 М 1/06, 1986, етельство СССР 01 Р 5/16, 198 8. емеэжекторноги может и х аппара польэоватьс тах химичес в газож й и друЦель ктирующ дкост их от изобр й спо раслеиетениясобност промышленностиповышение эжеустройства. Устлопастей 1, эак рои о состоит пленных на газов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-иский и проектно-конструкститут микробиологическии Мозырский завод кормов(54) УСТРОЙСТВО ДЗИ ИЕРВМВШИВАНИИ АЭРАИИ(57) ИэоЬретение относится к першивающим устройствам отипа - тур Ьоа эраторам с камере 2, имеющей кольцевое отверстие 3, конических днищ 4 с центральным отверстием 5, трубчатых коллекторов Ь с щелевыми отверстиямн 7. Лопасти 1 имеют фронтальные и тыльные стороны, а отверстия 7 имеют параллельные кромки, одна из которых загнута внутрь коллектора, а местоположение другой определяется по Формуле соя 0 = 2 я+(я 1 п К +1)д/ е 2 +4 я(я+И), где К - угол отклонения передней кромки от вертикальной оси; я - расстояние от камеры; д - диаметр трубы коллектора; е - высота кольцевого отверстия. Жидкость под действием лопастей 1 всасывается через отверстие 5 дисков 4 и выбрасывается ф через зазор между ними. В Факельной зоне помещены коллекторы 6, омываемые жидкостью, подаваемой из отвер- (, стий 7. Иод действием центробежных сил происходит отторжение пузырьков Е газа от сплошной среды, при этом по мере сепарации и накопления жидкость стекает к боковой щели.12, 1 з,п, ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к перемешивающим устройствам эжекторцого типа турбоаэраторам, обеспечивающим интенсивную циркуляцию жидкости в объемеаппарата с одновременным газоцасыще-.нием среды, и может быть использованов газожидкостных аппаратах химической, микробиологической и другихотраслей промышленности, а также дляаэрации сточных вод и в процессахФлотации,Цель изобретения - повышение эжектирующей способности устройства,На фиг.1 схематично изображенопредлагаемое устроиство, продольныйразрез; на фиг,2 - то же, вид в плане(верхний конический диск условно непоказан, стрелка Я обозцачаег направление вращения устройства); ца фиг,3 продольное сечение коллектора (стрелка ч показывает направление радиального потока от центра к периферии);на фиг,4 - схема движения потоков,омывающих коллектор (стрелками обозначено движение жидкости, точкамипузырьки газа).Устройство дпя перемешивания состоит из радиальных лопастеи 1, жестко закгеплеццых на газовой камере 2. Полая камера 2 имеет кольцевое отверстие 3 дпя выхода газа и сообщена через вал с наджидкостцым пространством. 1 опасти 1 сверху и снизу закрыты коническими дисками 4, имеющими центральные отверстия 5 для входа жидкости, Зазор между дисками 4 предназначен для выброса жидкости из устройства, Вокруг полой дисковой камеры 2 между лопастями 1 ца уровне кольцевого отверстия 3 установлены изогнутые тороидальцые трубчатые коллекторы 6, сообщенные с внутренним прострацством камеры 2 и имеющие продольные щелевые отверстия 7, Коллекторы 6 развернуты относительно окружности в горизонтальной плоскости так, что тс рец коллектора, примыкающий к Фронтальной стороне 8 лопасти 1, удален от края дисковой камеры 2, а торец коллектора 6, примыкающий к тыльной стороне 9, приближен к наружным кромкам камеры 2. Ось разворота совпадает, например, со срединой коллектора, Степень раз", ворота ограничена известными предепами расстояния коллектора от края дисковой камеры в=0,4-0,5 е, где е - высота кольцевого отверстия в дисковой камере 2. Щелевые отверстия 7 в трубах коллектора имеют параллельные кромки 10 и 11, причем передняя от центра устройства кромка 1 О загнута внутрь коллектора, а местоположение задней кромки 11 определяется формулой2 в(яхп 0+ 1) дсояМ =0 е 4 яя+Л)где О - угол отклонения переднейкромки от вертикальной оситрубы в поперечном сеченииколлектора;в - расстояние от камеры 2 доэтого сечения коллектора;Й - диаметр трубы коллектора,11 ри заданных диаметре Д коллектораи высоте кольцевого отверстия в га 20 зоподводящей камере е строится линияпередней кромки 11 вдоль поверхностиколлектора О по значениям угла Ов зависимости от переменной з.Коллекторы Ь имеют также сплошную25 боковую щель 12 вдоль продольной осиколлектора на наружной, периферийнойего поверхности.Торцы коллекторов 6 открыты, т.е.це заглушены и скошены к периферии,причем угол скоса (3 торца коллектора,примыкающего к тыльной стороне 9 полости 1, больше, чем скос торца уФронтальной с.тороны 8,Устройство работает следующим об 35разом.11 риводится во вращение мешалка.11 оп действием лопастей 1 жидкостьвсасывается через кольцевые отверстия5 конических дисков 4 и выбрасывает 40 ся на периферию через зазор междудисками 4, В межлопастных каналах засчет напора и центробежных сил Формируются радиальные потоки жидкости,приобретающие кинетическую энергиюот центра к церифериы, У наружныхкромок газовой камеры происходит срывп)токов, омыван)щих диски камеры 2.Ог места срыва потоков до их слиянияраспространена область пониженного50давления - газовый факел, кпицовипцый в продольном сечении устройства,Факел ограничен по бокам пограничнымслоем раздела фаз: газ - жидкость.Б зону факела поступает воздух изцаджидкостного пространства через ка 55меру 2 и кольцевое отверстие 3.Вследствие того,что радиальная составляющая скорости потоков ч 1 векгтор, перпендикулярный кромкам газо 51 б подводящих дисков и определяющий степень эжекции из полости камеры 2) различна вдоль окружности межлопастного канала, вблизи тыльной стороны 9 лопасти 1, где скорость ч уменьшена из-зд боковых тднгенцидльных потоков, происходит быстрое смыкание потоков и Факел укорочен. И наоборот, у фронтальной, атакующей стороны 8 лопасти, вектор скоростимаксимален, здесь в продольном сечении высота клина увеличена и угол при вершине клиновидной зоны являетсяострым.В факельной зоне помещены тороидальные трубчатые коллекторы б, развернутые в горизонтальной плоскости относительно окружности устройствд, благодаря чему тело их по всему периметру равномерно омывается пограничным слоем жидкости на стенках фдкела.Однако пограничный слой, образующий стенки факела, весьма гдзонасыщен, так кдк нд пути от края газовой камеры с момента срыва до встречи с коллектором, пограничный слой вбирает в себя определенные порции газа, Газожидкостндя смесь не обладает достаточной энергией для эжекции газа, здесь предпочтительнее монолитный поток, 1 оэтому отверстия 7 нд рабочей поверхности коллектора Ь, омываемой жидкостью, имеют загнутую внутрь переднюю кромку 10, которая образует собой площадку для транспортирования неактивного гдзосодерждщего слоя20 25 30 35 лектор установлен на уровне отверстия посреди зазора между дисками камеры 2, задние (рабочие) кромки 11 отвер стий 7 в коллекторе в любой точке окружности межлопастного канала оказываются в месте касания стенок клиновидной зоны о коллектор, т.екромка 11 на всем периметре встречает поток жидкости в точках сопряжения поверхности раздела Фаз с телом коллектора, Это наиболее выгодное расположение кромок коллектора, так как в противном случае кромки 11 сказываются либо впереди, либо сзади линии касания: и то и другое для эжекцииплохоВ первом случае кромка 11 как бызарытз" в слой жидкости, тогда жидкость затопит коллектор, приведетего в негодное состояние. Во второмслучае задняя кромка 11 или окажетсяниже соседней с ней передней 10, чтонеприемлемо для работы узла сепара-,ции, или, при соблюдении уровнейкромок 10 и 11, ширина щели становится неоправданно большой,Открытые и скошенные к периферииторцы коллектора также участвуют вэжекции газа и коэффициент эжекции=11 ГIЦ, где (Г - количество эжектируемого газа, Ц- насосная производительность мешалки, увеличится безснижения расхода жидкости за счетдополнительного периметра обтеканияна торцах коллектора. 11 оскольку утыльной стороны 9 лопастей 11 радиальные потоки испытывают сильноевнутрь коллектора,Под действием центробежных сил происходит отторжение пузырьков газа от сплошной среды; по мере сепарации и накопления жидкость стекает к боковой щели 12 и, поскольку щель сплошная, без помех со стороны перегородок, жидкость беспрепятственно вытекает наружу, увлекая при этом некоторое количество газа из полости коллектора11 осле удаления газондсыщенного слоя, поток становится в достаточной степени активным, способен лучше эжектировать гдз, Задняя кромка 11 выполнена так, что ее местоположение учитывает смещение оси трубы коллектора б от края газовой камеры 2 по периметру межлопастного канала, Как в верхней части коллектора, так и в нижней, при условии того, что кол 40 45 50 55 влияние тднгенцидльных потоков, имеющих место в относительном вращениижидкости, и суммарная составляющаяскорости отклонена от радиуса, тоугол скосаздесь больше, чем уторца коллектора вблизи атакующейстороны 8 лопастей,11 овернутое положение коллекторовотносительно окружности устройства,соответствующее эпюре скоростей потоков в межлопастных каналах, выполнение отверстий для эжекции газа, также торцов коллекторов в соответствующем изобретению виду, повышает эжектирующую способность беэ дополнительных энергозатрат и снижения насосного эффекта мешалки.В результате этого на 10- 122 увеличивается удельный расход вводимогоаэратором газа в жидкость, и процессвзаимодействия фаз интенсифицируется.163 б 028 О где де продольных передней иами, коллектоастями на уров о тли строист гче в гориэ торец к ронтаеры,евые лопастисо сторо Фиг. 2 формула изобретения 1, Устройство для перемешивания и аэрации, включающее радиальные лопасти, установленные на газовой камере с кольцевым отверстием для выхода газа, закрытые коническими дисками с центральными отверстиями для входа жидкости, трубчатые коллекторы, изогнутые тороидально вокруг камеры, сообщенные с ней и имеющие отверстия для эжекции газа в в щелей с параллельным задней от центра кро ры размещены между л не отверстия в камер ающееся тем, что, с цельюовышения эжектирующей с посо бности а, коллекторы развер тальной плоскости, и шектора со стороны А дален от газовой кам ы тыла приближен, ще отверстия вверху и внизу коллектора, имеют загнутую внутрь переднюю кромку, при этом местоположение задней 5кромки вдоль поверхности коллектора определяется Формулой 2 з+(вю.п 0+ 1) с 1сов К= угол отклонения передней кромки от вертикальной оси в поперечном сечении трубы коллектора; в - расстояние от камеры;- диаметр коллекторов;е - высота кольцевого отверстия, а на боковой наружной стороне коллек тора щель выполнена сплошной по всей длине трубы2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что торцы коллекторов открыты и скошены к периферии,163 Ь 028 р 1Ве Составитель Д.БараРедактор С.Патрушева Техред Л.СердюковаЯ Корректор А.Обруча иаж 4 аказ 776 1 р 05 Под пис ное НИИПИ Государс ри ГКНТ СССР твенного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10