установка для аэрирования жидкостей

Формула изобретения

Установка для аэрирования жидкости, включающая емкость для аэрируемой жидкости, насос, подающую трубу с аэрационным насадком и установленное соосно с насадком кольцо, на внутренней поверхности которого под углом к ней расположены лопатки, а на наружной - радиальные направляющие, отличающаяся тем, что радиальные направляющие выполнены в виде лопаток, свободные кромки внутренних наклонных лопаток соединены дополнительным кольцом с втулкой, установленной на вертикальной оси с возможностью перемещения, при этом кольца расположены в аэрируемой жидкости на глубине h = 2,28 d_k, где d_k - диаметр внешнего кольца, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для аэрирования жидкости, а также для проведения массообменных процессов, и может быть использовано в химической, микробиологической промышленности, при очистке сточных вод.

Известно устройство для аэрирования жидкости в виде насадка для формирования струи, расположенного над поверхностью жидкости и соединенного с напорной линией насоса. (А.с. СССР N 1500628, 15.08.89. Бюл. N30). Жидкость, истекающая из насадка, образует струю, которая падает на поверхность жидкости, при этом захватывает воздух в виде каверн и пузырей, увлекает их в толщу жидкости и насыщает ее атмосферным воздухом. Аэрацию производят струями с развитой поверхностью, которую обеспечивают за счет определенной длины струи.

В качестве недостатков работы указанного устройства можно отметить следующие:

- при расстоянии от насадка до поверхности жидкости, большем критической длины струи, происходит ее распад, что значительно уменьшает глубину проникновения струи в объем жидкости;

- при насыщении жидкости кислородом воздуха уменьшается эффективность использования газа вследствие незначительного его смешения с водой.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для аэрирования сточных вод, содержащая емкость для аэрируемой жидкости, насос, подающую трубу с аэрационным насадком, установленное соосно насадку кольцо, на внутренней поверхности которого под углом к ней расположены лопатки, а на наружной - радиальные стержни. (А.с. СССР N1284949, 23.01.87. Бюл.N3). В этой установке жидкость из емкости насосом по подающей трубе направляется к аэрационному насадку, из которого ниспадающей струей, обогащенной кислородом воздуха, поступает в толщу аэрируемой жидкости. При этом периферийная часть ниспадающей струи взаимодействует со свободными кромками лопаток, внутри кольца, которое помещают на поверхности аэрируемой жидкости под насадком. Кольцо приводится во вращательное движение, а радиально отходящие от него стержни при своем вращении подрезают пену.

Недостатками данной установки являются:

- при падении на поверхность аэрируемой жидкости струя встречает преграду в виде кольца с наклонными лопатками, что приводит к частичному распаду струи, а вследствие этого к уменьшению глубины проникновения газожидкостного факела;

- со свободными кромками лопаток, установленных под углом, взаимодействует периферийная часть струи, что приводит к срыву спутного газа, а это в свою очередь уменьшает эффективность аэрации жидкости;

- недостаточная эффективность использования кислорода воздуха вследствие отсутствия смешения кислорода с жидкостью.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение эффективности аэрации жидкости за счет интенсификации смешения газа с жидкостью, увеличения эффективности использования газа и повышения эффективности массопереноса между жидкостью и газом.

Предлагается установка для аэрирования жидкости, включающая емкость для аэрируемой жидкости, насос, подающую трубу с аэрационным насадком. Соосно насадку установлено кольцо, на внутренней поверхности которого под углом к ней расположены лопатки, а на наружной - радиальные направляющие в виде лопаток. Свободные кромки внутренних лопаток соединены дополнительным кольцом с втулкой, установленной на вертикальной оси с возможностью перемещения. При этом кольца расположены в аэрируемой жидкости на глубине h=2,28d_k, где d_k - диаметр внешнего кольца, м.

Отличиями предлагаемой установки от известной являются: расположение внутреннего дополнительного кольца с втулкой, установленной на вертикальной оси с возможностью перемещения, выполнение радиальных направляющих внешнего кольца в виде лопаток, а также размещение колец в слое аэрируемой жидкости на глубину h.

С целью размещения колец на вертикальной оси в слое аэрируемой жидкости необходимо внутреннее кольцо с втулкой. Для перемешивания дисперсии и дополнительного дробления газовых пузырей служат установленные на внешнем кольце радиальные направляющие, выполненные в виде лопаток. С целью полного использования энергии струи необходимо, чтобы газожидкостной факел по всему периметру накрывал устройство из колец, для этого необходимо знать глубину погружения h устройства.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки, на фиг. 2 - перемешивающее устройство, а на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Установка включает емкость 1, центробежный насос 2, обеспечивающий рециркуляцию жидкости по циркуляционному трубопроводу 3 с аэрационным насадком 4 для формирования струи. В объеме аэрируемой жидкости соосно насадку 4 установлено устройство 5 (погруженный импеллер), которое состоит из внутреннего кольца 6 и внешнего кольца 7, внутренних наклонных лопаток 8, наружных радиально расположенных лопаток 9, втулки 10. Втулка устанавливается на неподвижную ось 11, которая в свою очередь монтируется на неподвижный шток 12. С целью изменения глубины погружения колец вследствие возможного изменения расхода, а, следовательно, и скорости струи в насадке, шток 12 имеет резьбу, и может перемещаться с помощью передачи винт-гайка. Гайка 13 устанавливается на некотором расстоянии от сальникового уплотнения 14 и удерживается шпильками 15.

Установка работает следующим образом:

Жидкость из емкости 1 насосом 2 по циркуляционному трубопроводу 3 направляется к формирующему насадку 4. При падении из насадка турбулентной струи жидкости происходит захват воздуха. На некотором расстоянии от поверхности происходит разрушение окружающего струю газового шлейфа с образованием пузырей, движущихся вниз в виде компактного факела-конуса. По мере движения образовавшегося газожидкостного факела последний по всему периметру накрывает устройство из колец. Под действием энергии струи устройство начинает вращаться, что приводит к механическому перемешиванию дисперсии. Вследствие этого происходит смешение газа с жидкостью и увеличение эффективности использования газа. Также наблюдается дополнительное дробление пузырьков газа, что позволяет повысить эффективность массопереноса.