Массообменный аппарат

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик но 975 О 48(22) Заявлено 04.05. 81 (21) 3283572/23-26 РМ К зВ 01 Р 7/02 В 01 Р 3/04 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения 1-. гОпытное конструкторско-технологическое бюро о-иитейсификациитепломассообменных процессов Института техническойтеплофизики АН Украинской ССР(54) МАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ 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 .Недостатками укаэанного 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 2).Недостатком данного устройстваявляется то, что смешение газа с жид"костью происходит только в нагнетательном патрубке, в связи с чем пузырьки газа получаются больших размеров,гаэ частично отслаивается от жидкости и, как результат, низкий коэффициент массообмена,Пель изобретения - повьхвение качества смешения. Эта цель достигается тем, что вмассообменном аппарате, содержащемгерметичный корпус, установленныев нем рабочие шестерни, нагнетательный н всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили,корпус снабжен размещенной передшестернями смесительной камерой, соединенной со всасывающими трубопроводами жидкости и газа и прерывателемпотока газа, установленным после ре"гулирующего вентиля,Прерыватель потока газа можетбыть выполнен в виде золотника илив виде неподвижного перфорированногодиска, размещенного в корпусе передсмесительной камерой, и расположенного соосно с ним перфорированногодиска, входящего в зацепление с одной иэ 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,Аппарат состоит из 1 герметическизакрытого корпуса 1 с двумя рабочими шестернями 2, нагнетательноготрубопровода 3, всасывающих трубопроводов 4 и 5 для жидкости и длягаза, регулирующего вентиля б, эо 975048лотниковога прерывателя 7, нюподвижнога перФорированного диска 8, Под.вижный перфорированный диск 9, установленный непосрецственна на корпусе 1, имеЕт на венчике зубья, модуль которых такой же, как и модуль 5 рабочих шестерен 2.Аппарат также имеет нсасынающук полость 10 нагнетательную полость 11,Устройства работает. слецующим об 5 аэом. 1 ОПри вращении рабочих шестерен 2 во всасывающей полости 10 герметически закрытого корпуса 1 создается раэряжение. Жидкость подсасынается через трубопровод 4, а газ - через трубопровод 5, причем количество подсасываемого газа регулируется вентилем б, При этом жидкость и гаэ, попадая союз- местно н зону разряжения, создаваемую во всасывающей ролости 10, подвергаются интенсивной турбулизации. При прохождении смеси жидкости и газа н ячейках шестерен происходит дополнительное дробление смеси, что продолжается и н нагнетательной полости 11, 25 до входа смеси в нагнетательпый трубопровод 3. Установленный на трубопроводе 5 подсоса воздуха золотниконый прерыватель 7 создает импульсное поступление подсасываемого газа к месту ЗО смешения его с жидкостью, Такое же импульсное движение подсасынаемого газа создается с помощью установленных на корпус 1 перфорированных дискон 8 и 9, При этом диск 8 неподвижен,у а диск 9 приводятся но вращение одной из рабочих шестерен 2. Когда отверстия на дисках 8 и 9 совпадают, происходит подсос газа но всасывающую полость 10 благодаря создаваемому там 4) разряжению, Когда отверстия на дисках не совпадают, подсоса газа не происходит.При работе средств, установленных на трубопроводе 5 пацсоса воздуха,создается импульсное движение подсасываемаго газа, н результате чего нонсасыэакпцей полости возникают пульсации разряжения, накладынающиеся напузырьки газа В жидкОсти, При этОмпузырьки газа постоянно меняют свойобъем, то увеличиваясь, то уменьша"ясь, поверхностный слой на них разрушается и массообмен значительна возрастает, Частота накладываемых пульсаций 60-2000 Гц. э 5П р и м е р 1. Проводились опытыпо определению раэмерон пузырьков газа н жидкости на ныходе иэ предлагаемого и известного аппаратов, Прн этомиспытынались три конструкции:60а) известный аппарат н катаромжидкость и газ засасываются в дне отдельные всасывающие полости;б) предлагаемый аппарат с эалатниконым прерывателем на входе газа н 65 котором жидкость и газ .подсасываются в одну общую всасывающую полость, причем на трубопроводе подсоса газа устанонлен эалотниковый прерыватель, обеспечивающий импульсное движение подсасываемого 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 дининилстирольного эластопластика в органическом растворителе,в качестне рабочего, газа - воздух. Результаты испытаний приведены в табл. 1.Как видно из табл. 1, на выходе из предлагаемого аппарата диаметр пузырьков ноэдуха н 3-4 раза меньше, чем на выходе из известного, а применение золотникового прерынателя или перфорированных дисков оказывает равноценное влияние. Уменьшение диаметра пузырьков воздуха в жидкости ведет к увеличению поверхности контакта Фаэ и увеличению коэффициента массообмена.П р и м е р 2. Проводились сравнительные испытания по насыщению воды кислородом воздуха с помощью моделей предлагаемого и известного аппаратов. Предлагаемый аппарат испытывался в двух вариантах; с золатниконым прерынателем на входе воздухаи перфорированными дисками. В качеств не рабочих сред использовались водаи воздух, Испытываемые устройстваконструктивно были выполнены иэ одинаковых шестеренчатых насосов и отличались местом ввода всасывающихтрубопроводов и наличием прерывателей на трубопроводе подсоса воздуха,обеспечивающего движение подсасываемого воздуха с частотой1000 Гц,Испытываемые устройства по очереди присоединялись к емкости 0,13 м. Вада н емкости деаэрировалась путем добавки сульфита натрия. Содержание кислорода н ваде при этом уменьшалось до О. Забор воды осуществлялся из емкости, вода эасасывалась н испытываемое устройство, насыщалась кислородом воздуха и возвращалась в емкость, Содержание кислорода н 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 н 3-4 раза меньше, при этом коэффициент массообмена между жидкостью и газом увеличивается н 1,4-2 раза.О Р о о сО 1 Л и о х- и дед н кос о э о Хдо ЦМ Ц О иЖ 1 о й 1 и фО о ддо и 1 й ХЭД 1 дп 1 ЦЦ 1 дххоо иха сц Зо 1 ЯФДО ооэ н11Ю 1 1 Х 1и 1а Дв 1 бЦ 1до п 3 Ц а Э ю1 д 1 (б2и 1 Е 11 Я 1 и 1 двоц э кх А Жд В 1 РдодЦО МОХх ц о м1 и б 1Фп Ю Э дхЙО)д а дн ИЦЭХ Ой 1 Н ЭФ аоооцодосова бхдЙ иОЭОЭ рх о,х ц 975048 1 1 111 О О 11 о 1 1 1 1 1 о е 1 о 1 с о 11 1 1 1 1 1975048 Таблица 2 Обороты рабочих шестерен,об/мин Диаметррабочихшестерен,мм Расход рабочей жидкости через испытуемое устройство,л/мин Время, эа которое вся во" да насытилась кислородомвоздуха,мин Объем азри"руемой жидкости, . м Испытываемый аппарат40 0,13 3000 Известный Предлагаемый с пврФорированными диска.ми на входе воздуха 40 3000 С эолотниковым прерывателем навходе воздуха 3000 40 0,13 10 Формула изобретения 1. Массообменный аппарат, содер- З 0 жащий герметичный корпус, установленные в нем рабочие шестерни, нагнетателвный и всасывающие трубопроводы жидкости и газа и регулирующие вентили, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества смешения, корпус снабжен размещен- ной перед шестернями смеснтельной Квмерой, соединенной со всасывающими трубопроводами жидкости и газа и пре рывателем потока газа, установленным после регулирующего вентиля.2. Аппарат по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что прерыватель потока газа выполнен в виде золотника,, 3. Аппарат йо п, 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что прерывательпотока газа выполнен .в виде неподвижного перфорированного диска, размещенного в корпусе перед смесительной камерой, и расположенного соос"но с ним перФорированного диска,входящего в зацепление с одной иэрабочих шестерен.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3969446,кл. С 02 с 1/10, 1978,2. Патент США Р 2944487,кл. 418-15, 1965.975048В-М. Составитель В.ПанчишинРедактор И,Николайчук ТехредА.Бабинец Ко ектор А. Ферерр ПодписноеСР лиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектна каз 8870/б ВНИИПИ по дел 113035, МТира осударстве ам изобрете сква, Ж