RU2187381C1

RU2187381C1 - Aerator

Info

Publication number: RU2187381C1
Application number: RU2001114930A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Казаков; М.Ю. Толстой; К.В. Федотов; Н.В. Белоокая
Original assignee: Иркутский государственный технический университет
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: minerals concentration, particularly, devices for pulp aeration applicable in processing metalliferous and nonmetalliferous raw materials, and in fermentation plants in biological and flotation treatment of sewage waters, for aeration in aerotanks, in wood-pulp and paper industry and other branches of engineering. SUBSTANCE: aerator includes body, branch pipe located in body for fluid supply and outlet nozzle connected with body and branch pipe for introduction of air. Branch pipe for fluid supply and outlet nozzle are coaxial and in a spaced relation to each other. Ratio of diameter of fluid supply branch pipe to width of gap between fluid supply branch pipe and outlet nozzle amounts from 5 to 15. Ratio of length of outlet nozzle to diameter of fluid supply branch pipe and ratio of diameter of fluid supply branch pipe to diameter of outlet nozzle equals 4 to 10. EFFECT: higher ejecting capacity of aerator with preserved flotation size of air bubbles due to optimization of aerator units parameters. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к устройствам для аэрации пульпы, и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках при биологической и флотационной очистке сточных вод, для аэрации в аэротенках, в целлюлозно-бумажной промышленности и др. областях техники. The invention relates to the field of mineral processing, in particular to devices for pulp aeration, and can be used in the processing of ore and non-metallic materials, as well as in fermentation plants for biological and flotation wastewater treatment, for aeration in aeration tanks, in the pulp and paper industry and other areas of technology.

Известен эжекторный аэратор, включающий корпус с размещенным в нем патрубком для подачи жидкости, сообщенный с корпусом диффузор и патрубок подвода воздуха (см. Н. Ф. Мещеряков "Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины", М., Недра, 1990, с. 57-65). Known ejector aerator, comprising a housing with a nozzle for supplying fluid, a diffuser and an air supply nozzle in communication with the housing (see N. F. Meshcheryakov "Air-conditioning and flotation apparatus and machines", M., Nedra, 1990, p. 57 -65).

Недостатком известного аэратора являются высокие затраты энергии на подачу единицы объема воздуха, что приводит к необходимости вместо одного высокопроизводительного водовоздушного эжектора устанавливать несколько менее производительных. A disadvantage of the known aerator is the high energy consumption for supplying a unit volume of air, which leads to the need to install somewhat less productive instead of one high-performance air-water ejector.

Наиболее близким к предложенному является аэратор, включающий корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха (авторское свидетельство СССР 1832561, кл. В 03 D 1/14, опубл. 20.08.1995). Closest to the proposed one is an aerator, comprising a housing located coaxially and with a gap to each other, a nozzle for supplying fluid, placed in the housing, and an exhaust nozzle in communication with the housing, a nozzle for introducing air (copyright certificate of the USSR 1832561, class B 03 D 1/14, published on 08.20.1995).

Недостатком наиболее близкого аналога так же является повышенные затраты энергии на подачу единицы объема воздуха, обусловленные недостаточно высокой эжектирующей способностью аэратора. The disadvantage of the closest analogue is also the increased energy costs for supplying a unit volume of air, due to the insufficiently high ejection ability of the aerator.

Задачей изобретения является снижение затрат энергии на подачу единицы объема воздуха и повышение извлечения полезного компонента при использовании аэратора. The objective of the invention is to reduce energy costs for the supply of a unit volume of air and increase the extraction of the useful component when using an aerator.

Технический результат изобретения заключается в повышении эжектирующей способности аэратора при сохранении флотационной крупности пузырьков воздуха за счет оптимизации параметров узлов аэратора. The technical result of the invention is to increase the ejection ability of the aerator while maintaining the flotation size of air bubbles by optimizing the parameters of the nodes of the aerator.

Технический результат достигается тем, что в аэраторе, включающем корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха, согласно изобретению отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15, а отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка для подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10. The technical result is achieved by the fact that in an aerator comprising a housing, a nozzle for supplying liquid located in the housing coaxially and with a gap to each other, and an outlet nozzle in communication with the housing, a nozzle for introducing air, according to the invention, the ratio of the diameter of the nozzle for supplying fluid the width of the gap between it and the exhaust nozzle is from 5 to 15, and the ratio of the length of the exhaust nozzle to the diameter of the nozzle for supplying fluid and the ratio of the diameters of the nozzle for supplying fluid and the exhaust nozzle is from 4 to 10.

Такая оптимизация конструктивных параметров аэратора позволяет потоку воздуха кольцевым обжатием струи жидкости создать режим кавитации течения жидкости, который затем переходит в пленочно-диспергированный режим течения жидкости и воздуха в выпускной насадке. Данный режим течения позволит дополнительно увеличить расход воздуха до образования в выпускной насадке скачка уплотнения, после прорыва которого скорость потока на выходе из выпускной насадки достигает сверхзвукового значения. Увеличение расхода воздуха при таком режиме течения потока позволит сохранить диаметр пузырьков воздуха флотационной крупности, что, в свою очередь, приведет к повышению извлечения при флотации. Such optimization of the design parameters of the aerator allows the air flow to compress the fluid stream in an annular manner to create a cavitation regime for the fluid flow, which then goes into a film-dispersed fluid and air flow regime in the exhaust nozzle. This flow regime will allow an additional increase in air flow until a shock wave is formed in the outlet nozzle, after which a flow velocity at the outlet of the outlet nozzle reaches a supersonic value. An increase in air flow rate under this flow regime will allow the diameter of air bubbles of flotation size to be preserved, which, in turn, will lead to an increase in extraction during flotation.

Изобретение поясняется чертежом, где показан предложенный аэратор. The invention is illustrated in the drawing, which shows the proposed aerator.

Аэратор включает корпус 1, размещенный в корпусе патрубок 2 для подвода жидкости, сообщенную с корпусом 1 выпускную насадку 3, патрубок 4 для ввода воздуха. Патрубок 2 для подачи жидкости и выпускная насадка 3 расположены соосно и с зазором 5 шириной Н. Отношение диаметра D патрубка 2 для подачи жидкости к ширине Н зазора 5 между патрубком 2 и выпускной насадкой 3 составляет от 5 до 15. Отношение длины L выпускной насадки 3 к диаметру D патрубка 2 для подачи жидкости составляет от 4 до 10. Отношение диаметров патрубка 2 для подачи жидкости и выпускной насадки 3-D:d составляет также от 4 до 10. The aerator includes a housing 1, located in the housing pipe 2 for supplying fluid, in communication with the housing 1 exhaust nozzle 3, pipe 4 for air intake. The nozzle 2 for supplying fluid and the outlet nozzle 3 are arranged coaxially and with a gap 5 of a width N. The ratio of the diameter D of the nozzle 2 for feeding fluid to the width H of the gap 5 between the nozzle 2 and the outlet nozzle 3 is from 5 to 15. The ratio of the length L of the nozzle 3 to the diameter D of the pipe 2 for supplying fluid is from 4 to 10. The ratio of the diameters of the pipe 2 for supplying fluid and the exhaust nozzle 3-D: d is also from 4 to 10.

Аэратор работает следующим образом. The aerator works as follows.

Жидкость под давлением 3-7 атм подается в патрубок 2, на выходе из которого струя жидкости обжимается потоком воздуха из патрубка 4 ввода воздуха. Жидкость, обжатая воздухом, поступает в выпускную насадку 3, где происходит формирование пузырьков воздуха флотационной крупности. A liquid under a pressure of 3-7 atm is supplied to the nozzle 2, at the outlet of which a jet of liquid is crimped by a stream of air from the nozzle 4 of the air inlet. The liquid, compressed by air, enters the exhaust nozzle 3, where the formation of air bubbles of flotation size occurs.

Предложенный аэратор позволяет достичь максимального соотношения объемов газ-жидкость, равного 400:1 при сохранении диаметра пузырьков флотационной крупности. The proposed aerator allows to achieve the maximum ratio of gas-liquid volumes equal to 400: 1 while maintaining the diameter of the bubbles of flotation size.

Отношение диаметра D патрубка 2 для подачи жидкости к ширине Н зазора 5, равное от 5 до 15 и пределы отношений длины L выпускной насадки 3 к диаметру D патрубка 2 для подачи жидкости и отношение диаметров D:d патрубка 2 для подачи жидкости и выпускной насадки 3, равное от 4 до 10 определены экспериментально. The ratio of the diameter D of the pipe 2 for supplying liquid to the width H of the gap 5, equal to 5 to 15 and the ratio of the lengths L of the outlet nozzle 3 to the diameter D of the pipe 2 for the supply of liquid and the ratio of the diameters D: d of the pipe 2 for the supply of liquid and the discharge nozzle 3 equal to 4 to 10 are determined experimentally.

Сначала определялось соотношение диаметра D патрубка 2 к ширине Н зазора 5 при произвольных других параметрах. Затем определялось отношение диаметра D патрубка 2 к диаметру d выпускной насадки 3 при фиксированной ширине Н зазора 5, при этом длина L выпускной насадки была произвольной. После этого определялось отношение L:D. First, the ratio of the diameter D of the pipe 2 to the width H of the gap 5 was determined with other arbitrary parameters. Then, the ratio of the diameter D of the pipe 2 to the diameter d of the exhaust nozzle 3 was determined with a fixed width H of the gap 5, while the length L of the exhaust nozzle was arbitrary. After that, the ratio L: D was determined.

Оптимизация параметров узлов аэратора позволила снизить затраты энергии на подачу единицы объема воздуха путем повышения эжектирующей способности аэратора и повысить извлечение полезного компонента путем создания пузырьков воздуха флотационной крупности за счет того, что заявленные соотношения позволяют при минимальном давлении жидкости обеспечить подачу воды максимально возможного объема воздуха при сохранении необходимой крупности пузырьков. Optimization of the parameters of the aerator units allowed to reduce the energy consumption for supplying a unit volume of air by increasing the aerator's ejection ability and increasing the useful component extraction by creating flotation air bubbles due to the fact that the stated ratios make it possible to provide water with the maximum possible air volume at the minimum liquid pressure while maintaining the necessary size of the bubbles.

Claims

An aerator comprising a housing, arranged coaxially and with a gap to each other, a nozzle for supplying liquid, located in the case, and an outlet nozzle in communication with the case, a nozzle for introducing air, characterized in that the ratio of the diameter of the nozzle for supplying fluid to the width of the gap between it and the outlet nozzle is from 5 to 15, and the ratio of the length of the outlet nozzle to the diameter of the nozzle for supplying liquid and the ratio of the diameters of the nozzle for supplying liquid and the outlet nozzle is from 4 to 10.