Verfahren und Vorrichtung zum Lösen von Gasen in Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lösen von Gasen in Flüssigkeiten in einem kontinuierlichen Arbeitsverlauf und bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, das einen geringen Energieaufwand erfordert und sich deshalb für die Behandlung sehr grosser Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit eignet. Das Lösen von Gasen bis zur Sättigungsgrenze wird für derartig grosse Flüssigkeitsmengen in verschiedenen Gebieten der Industrie für die Durchführung verschiedener Prozesse oftmals erforderlich, z. B. beim Lösen von Sauerstoff in kommunalen oder industriellen Abwässern, beim Lösen von Luft im Wasser für Flotationszwecke und beim Lösen verschiedener Gase in Flüssigkeiten in der chemischen Industrie.
Es; sind Verfahren für die vorgenannten Zwecke bekannt und werden in der Praxis angewandt; sie weisen aber gewisse Nachteile auf, wie z. B. grossen Energieaufwand, langen Aufenthalt im Behandlungsraum und von der vom Behandlungsraum abgehenden Flüssigkeit mitgeführtes ungelöstes Gas.
Abgesehen vom Einfluss der Temperatur auf das Gaslösungsvermögen, hängt die Lösungsgeschwindig- keit vom herrschenden Druck und der relativen Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit ab.
Gaslösen unter Überdruck bringt jedoch einen entsprechenden Kraftaufwand mit sich, der bei Behandlung von grossen Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit oftmals ökonomisch unannehmbar wird.
Der Faktor, der ohne zu grossen Energieaufwand für die Verbesserung der Lösungsverhältnisse beeinflusst werden kann, ist die relative Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit. Die Vergrösserung dieser Berührungsfläche wird bei bekannten Verfahren auf verschiedene Weise erzeugt. Entweder wird Gas in die Flüssigkeit in Form kleiner Blasen eingeführt oder die Flüssigkeit wird in einem gasgefüllten Raum in Tropfen zerteilt. Das letzte Verfahren hat mit der vorliegenden Erfindung nichts gemeinsam und wird deshalb nicht weiter erwähnt.
Das erstgenannte Verfahren mit dem Einführen von Gasblasen in die Flüssigkeitsmasse kann mit Hilfe von gegen die Fläche e der Flüssigkeitsmasse gerichteten Strahlen aus der zu behandelnden Flüssigkeit durchgeführt werden. Diese Flüssigkeitsstrahlen strömen durch einen unmittelbar oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegenen, gasgefüllten Raum hindurch und reissen Gas in Form kleiner Blasen mit sich unter die Flüssigkeitsoberfläche. Verbrauchtes Gas kann entweder durch eine separate Zuführungsleitung oder zusammen mit der eintretenden Flüssigkeit ersetzt werden. Vom Gesichtspunkte des Kraftaufwandes ist das Verfahren vorteilhaft, da die Bewegungsenergie für die Zerteilung des Gases und die Einführung desselben in der Flüssigkeitsmasse ausgenutzt wird.
Jedoch hat es sich erwiesen, dass diese Flüssigkeitsstrahlen eine verhältnismässig hohe Geschwindigkeit erfordern, um annehmbare Lösungsverhältnisse zu schaffen.
Ferner regen ein oder mehrere annäherungsweise senkrecht zur freien Oberfläche einer Flüssigkeitsmasse gerichtete Strahlen ausgeprägte Zir kuiationsströmungen um eine zur Hauptströmungsirich- tung senkrechte Achse an, wodurch das Volumen der Flüssigkeit nur zu einem Bruchteil begast wird, da keine nennenswerte Flüssigkeitsumiagerung in den inneren Teilen der kreisenden Strömung erfolgt. Die äusseren Teile dieser Strömung gelangen dagegen schnell gegen den Auslass, wodurch auch die Gefahr des Mitführens freier Gasblasen durch die abgehende Flüssigkeit besteht.
Beim Studium der Lösungsverhältnisse einer Gasblase in Flüssigkeit wurde gefunden, dass nur eine äusserst geringe Flüssigkeitsschicht an der Gas blase schnell mit Gas gesättigt wird, während das Gas nur langsam von dieser Oberflächenschicht in die Flüssigkeitsmasse hineindiffundiert. Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen und dadurch die Lösungsgeschwindigkeit zu verbessern, wurde vorgeschlagen, ein System von Gas und Flüssigkeit mit dünnen Zwischenwänden zu erstellen. Dabei wird ein grober Schaum gebildet, der unaufhörlich zerschlagen und wieder erneuert wird. Dadurch, dass der ganze oder grössere Teil der zu behandelnden Flüssigkeit an diesem Prozess teilnimmt, wird eine schnelle Sättigung der durchströmenden Flüssigkeit mit Gas erreicht.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, das Verfahren in einem zylindrischen Gefäss derart durchzuführen, dass Flüssigkeitsstrahlen schräg auf den Flüssigkeitsspiegel im Gefäss und parallel zu einer Tangente eines mit dem Gefäss konzentrischen Kreises auftreffen. Hierdurch wird aber die Flüssigkeitsmasse in Drehung versetzt, so dass die zu Schaum gepeitschte obere Schicht unaufhörlich von den eintretenden Strahlen zerschlagen und erneuert wird.
Gleichzeitig wird eine Wirbelbewegung im Gefäss erzeugt, die ungelöste Gasblasen abscheidet, so dass Gasblasen gegen die Drehachse des Wirbels hinwandern, wo sie sich zu grösseren Gebilden veremi- gen und zur Oberfläche der Flüssigkeit aufsteigen.
Es hat sich ferner gezeigt, dass sich auch ungelöste Gasblasen in der Wirbelspitze, im unteren Teil des Lösungsgefässes, wo die behandelte Flüssigkeit entnommen wird, ansammeln und dass diese ungelösten Gasblasen öfters von der abgehenden Flüssigkeit mitgeführt werden.
Ferner wird bei dieser Wirbelströmung eine verhältnismässig grosse Strömungsgeschwindigkeit im Gefäss erreicht, wodurch eine vollständige Ausnutzung des Gefässvolumens für das Lösen mitgerissener freier Gasblasen nicht möglich wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und mit geringem Kraftaufwand ein schnelles Lösen nebst einer besten Ausnutzung des ganzen Gefässvolumens zu ermöglichen. Ferner soll das Mitführen von freien Gasblasen mit der abgehenden Flüssigkeit vermieden werden unter Beibehaltung der gro ssen Vorteile des Aufbaus und unaufhörlichen Erneuerung eines groben Schaums.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Lösen von Gasen in Flüssigkeiten in einem kontinuierlichen Arbeitsverlauf, wobei der zugeführte Flüssigkeitsstrom einen oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels befindlichen, das zu lösende Gas enthaltenden Raum durchströmt, zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eintretende Flüssigkeitsstrom in Form eines schleierförmigen konischen Strahles gegen den freien Flüssigkeitsspiegel einer ein zylinderförmiges Gefäss teilweise zu einem vorbestimmten Niveau ausfüllenden Flüssigkeitsmasse eingeführt wird, wobei die Achse des schleierförmigen konischen Strahles senkrecht zu und gleichachsig mit dem Gefäss verläuft,
so dass einerseits eine intensive Schaumbildung am Flüssigkeitsspiegel und anderseits eine praktisch wirbelfreie gleichförmige Abwärtsströmung der Flüssigkeit im Gefäss erzeugt und die behandelte Flüssigkeit am unteren Teile des Gefässes entnommen werden kann.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gefäss, einen Auslass am Boden des Gefässes und einen Einlass am oberen Teile des Gefässes, wobei der Einlass in einer mit der Mittelachse des Gefässes koaxialen Düse oberhalb eines feststehenden konischen Körpers endet, welch letzterer koaxial zur Düse angeordnet ist, und ferner durch ein Organ, welches dazu dient, den vorbestimmten Flüssigkeitsspiegel im Gefäss mindestens annäherungsweise in der gleichen Höhe wie die Unterseite des konischen Körpers zu halten.
Durch intensives Zerpeitschen der Flüssigkeitsoberfläche zu Schaum kann im Betriebszustand kein bestimmter Flüssigkeitsspiegel fetgesWllt werden.
Wenn im nachstehenden von Flüssigkeitsspiegel die Rede ist, wird der Flüssigkeitsspiegel in ruhendem Zustand verstanden.
Im nachstehenden wird die Erfindung beispielsweise anhand einer Ausführung beschrieben, die schematisch in zwei Figuren dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform einer Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und Fig. 2 in einem Axialschnitt einen Teil des Gefässes nach Fig. 1.
1 bezeichnet ein senkrechtes, zylindrisches, ge schlossenes Gefäss, das an seinem oberen Ende ein Einlassrohr 5 und an seinem unteren Ende ein Auslassrohr 4 aufweist. Das Einlassrohr 5 endet in einem in das Gefässinnere gerichteten, mit dem Rohr 5 koaxialen Mundstück 6. Unterhalb der Mündung des Mundstückes 6 und konzentrisch dazu ist ein feststehender konischer hutförmiger Körper 7 angeordnet, dessen Spitze der Mundstückmündung zugewandt ist. Der konische Körper 7 ist an Armen 8 befestigt, die mit dem Mundstück 7 verbunden sind.
Im Betrieb ist das Gefäss 1 mit Flüssigkeit bis zu einem Niveau 2 gefüllt. Die genaue Lage dieses Niveaus 2 ist nicht sehr wesentlich; es hat sich aber erwiesen, dass die besten Ergebnisse erreicht werden, wenn dieses Niveau 2 in gleicher Höhe oder etwas unterhalb der Unterseite des konischen Körpers 7 liegt.
Ein regelbarer Gasauslass in Form eines in der Tauchtiefe verschiebbaren Rohres 3 ist für die Beibehaltung des eingestellten Flüssigkeitsniveaus massgebend.
Verbrauchtes bzw. durch die Regelung weggeführtes Gas wird entweder durch eine besondere, nicht gezeigte Leitung oder zusammen mit der eintretenden Flüssigkeit ersetzt.
Die zu behandelnde Flüssigkeit wird durch das Einlassrohr 5 und das Mundstück 6 zugeführt und auf dem konischen Körper 7, der eine glatte gleichförmige Fläche aufweist, zu einem schleierartigen konischen Strahl mit geringer Dicke aufgeteilt. Die ser schleierförmige konische Strahl ist derart ge formt und bewegt, dass er auf Grund seines Auftreffens auf die Flüssigkeitsfläche in flachem Win kei in der Flüssigkeit eine mittels gestrichelter Pfeile A angedeutete Wirbelbildung hervorruft, die die obere zu einem groben Schaum zerschlagene Schicht scharf begrenzt. Durch die Wirbelbewegung wird der grobe Schaum mit der oben beschriebenen schnellen Gaslösung in der Folge unaufhörlich zerschlagen und erneuert.
In unmittelbarer Nähe unter dieser zu Schaum geschlagenen Oberflächenschicht strömt die Flüssigkeit mit grosser Gleichförmigkeit über den ganzen Querschnitt des Gefässes abwärts, wie dies durch die ausgezogenen Pfeile B angedeutet ist.
Dabei können etwaige vom Flüssigkeitsstrom erfasste Gasblasen wieder zur Oberfläche der Flüssigkeitsmasse gelangen. Die äusserst kleinen Gasblasen aber, die zuerst in der langsam abwärts sinkenden Filüssigkeitsmasse schweben, erhalten durch die gleichförmige Strömung eine lange Kontaktzeit für ihre Auflösung in der Flüssigkeit, so dass sie gelöst sind, ehe die Flüssigkeit vom unteren Teil des Gefässes 1 abgezogen wird. Daher kann eine praktisch gasblasenfreie Flüssigkeit dem Gefäss entnommen werden.
In der Praxis hat es sich bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens erwiesen, dass ein gewünschter Grad der Sättigung der r Flüssigkeit mit wesentlich geringerem Energieaufwand und mit einer bedeutend einfacheren Vorrichtung als bisher erreichbar ist. Der geringere Energieaufwand ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass deravintreten- den Flüssigkeit keine über die zur Schaumbildung in der Oberfläche nötige Bewegungsenergie hinausgehende Energie zugeführt werden muss und dass durch die gleichförmige Strömung im Behälter der Durchströmungswiderstand sehr klein wird.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren trifft die eingeführte Flüssigkeit nicht in tangentialer Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche auf, so dass keine Kräfte auftreten, welche die Flüssigkeitsmasse in Rotation zu bringen suchen.
Der schleierförmige konische Flüssigkeitsstrahl gibt durch sein geneigtes Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche keinen Anlass zu tiefgehenden Wirbeln, wie diese bei der Verwendung von einzelnen Strahlen auftreten können. Es werden lediglich in der Nähe der Oberfläche toroidale Wirbel an der Innenseite bzw. der Aussenseite des schleierförmigen Strahles gebildet, welche Wirbel hauptsächlich dUrch eine zu Schaum geschlagene obere Schicht der Flüssigkeitsmasse begrenzt sind. Durch diese Bewegung in der Schaumschicht werden die Flüssigkeitsteilchen in schneller Folge wiederholt zu einem groben Schaum geschlagen, wodurch eine äusserst schnelle Gas sättigung in dieser oberen Flüs sigkeitsschicht erreicht wird.
Durch diese Art des Einströmens der Flüssigkeit scheint die Bewegungsenergie des Strahles tatsächlich praktisch vollständig durch die Oberfläche aufgenommen und für die Schaumbildung ausgenutzt zu werden, während die Flüssigkeit im untenliegenden Teil des Gefässes sich mit einer überraschenden Gleichförmigkeit über dem ganzen Querschnitt des Gefässes abwärts bewegt. Dadurch wird das ganze Volumen de's Behälters im höchsten Grad ausgenutzt, indem jedes. Flüssigkeitsteilchen praktisch gleich lang im Gefäss weilt.
Da durch das neue Verfahren eine sehr kleine senkrechte Flüssigkeitsgeschwindigkeit im Gefäss erzeugt wird, werden allenfalls mitgerissene äusserst kleine Gaslblasen während einer grossen Zeitdauer im Gefäss zurückgehalten, so dass sie, ehe sie zum Auslass gelangen, genug Zeit haben, um sich vollständig in der Flüssigkeit zu lösen.
Es hat sich erwiesen, dass, um eine geeignete Strömung bezüglich der Flüssigkeitsoberfläche zu erzeugen, der schleierförmige, konische Flüssigkeitsstrahl einen stumpfen Spritzwinkel aufweisen soll, vorzugsweise in der Grösse von 110-120 , so dass die Flüssigkeitsteilchen schräg auf die Flüssigkeitsoberfläche, vorzugsweise unter einem Winkel von weniger als 45" auftreffen.
Der konische, schleierförmige Strahl wird durch Auftreffen eines zylindrischen Strahls gegen einen konischen Körper erzeugt, dessen Durchmesser un gefähr gleich dem doppelten Durchmesser des Strah- les ist, um den konischen schleierförmigen Strahl in Richtung der Oberfläche des konischen Körpers zu leiten, während vorteilhafterweise der axiale Abstand a zwischen dem Rand der Düsenöffnung und der Oberfläche des konischen Körpers mindestens gleich dem Radius der Düsenöffnung sein soll.
Es kann der gasgefüllte Raum unter Überdruck oder atmosphärischem Druck stehen. Wird als Gas Luft von atmosphärischem Druck benützt, kann das Gefäss oben offen sein.
Zur Beleuchtung der praktischen Anwendung der Erfindung diene folgendes Ausführungsbeispiel:
Mit einem Gefäss 1, in welches die Flüssigkeit durch das Mundstück 6 mit einer Geschwindigkeit von 4 m/sec gegen einen konischen Körper 7 mit den vorgenannten Abmessungen im Verhältnis zum Mundstück einströmt, könnten 2000 Liter pro Minute mit einem sehr befriedigenden Ergebnis be handelt werden.
Als ein weiteres Beispiel ist eine physikalische Behandlungsvorrichtung genannt, in welcher Wasser Luft in gelöstem Zustand aufnehmen sollte und in welcher nach den bisherigen Verfahren zum Lösen von Luft höchstens etwa 1200 Liter pro Minute behandelt werden konnten. Nachdem das eintretende Wasser gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt wurde, konnte mit gleich gutem Ergeb nis die Leistungsfähigkeit bis auf 1900 Liter pro Minute, also um über 50 /o erhöht werden. Es ist schliesslich zu bemerken, dass bei Behandlung von Flüssigkeiten, bei denen ein Lösen des. Gases nicht bis zur Sättigung zu erfolgen hat, nur ein Teil der Totalmenge nach dem vorliegenden Verfahren behandelt zu werden braucht und danach diese behandelte Flüssigkeitsmenge mit dem Rest im Gefäss oder ausserhalb des Gefässes mit der unbehandelten Flüssigkeit gemischt werden kann.
Method and device for dissolving gases in liquids
The present invention relates to a method and a device for dissolving gases in liquids in a continuous working process and aims to create a method which requires little energy and is therefore suitable for treating very large amounts of liquid per unit of time. The dissolution of gases to the saturation limit is often required for such large amounts of liquid in various areas of industry for the implementation of various processes, e.g. B. when dissolving oxygen in municipal or industrial wastewater, when dissolving air in water for flotation purposes and when dissolving various gases in liquids in the chemical industry.
It; procedures for the aforementioned purposes are known and used in practice; but they have certain disadvantages, such as. B. high energy expenditure, long stay in the treatment room and undissolved gas carried along by the liquid leaving the treatment room.
Apart from the influence of temperature on the gas solubility, the rate of dissolution depends on the prevailing pressure and the relative contact area between gas and liquid.
Dissolving gas under excess pressure, however, entails a corresponding expenditure of force, which is often economically unacceptable when treating large amounts of liquid per unit of time.
The factor which can be influenced to improve the solution ratios without spending too much energy is the relative contact area between gas and liquid. The enlargement of this contact surface is produced in various ways in known methods. Either gas is introduced into the liquid in the form of small bubbles or the liquid is broken up into drops in a gas-filled space. The latter method has nothing in common with the present invention and is therefore not further mentioned.
The first-mentioned method with the introduction of gas bubbles into the liquid mass can be carried out with the aid of jets from the liquid to be treated directed against the surface e of the liquid mass. These liquid jets flow through a gas-filled space immediately above the liquid level and drag gas in the form of small bubbles with them under the liquid surface. Used gas can either be replaced by a separate supply line or together with the incoming liquid. The method is advantageous from the point of view of the expenditure of force, since the kinetic energy is used to break up the gas and introduce it into the liquid mass.
However, it has been found that these liquid jets require a relatively high speed in order to create acceptable solution conditions.
Furthermore, one or more jets directed approximately perpendicular to the free surface of a liquid mass stimulate pronounced circulatory flows around an axis perpendicular to the main flow direction, whereby only a fraction of the volume of the liquid is gassed, as there is no significant liquid rearrangement in the inner parts of the circulating flow he follows. The outer parts of this flow, on the other hand, quickly reach the outlet, whereby there is also the risk of free gas bubbles being carried along by the outgoing liquid.
When studying the solution ratios of a gas bubble in liquid, it was found that only an extremely small layer of liquid on the gas bubble is quickly saturated with gas, while the gas diffuses only slowly from this surface layer into the liquid mass. In order to take account of these conditions and thereby improve the speed of dissolution, it has been proposed to create a system of gas and liquid with thin partitions. A coarse foam is formed, which is constantly broken up and renewed again. The fact that the whole or larger part of the liquid to be treated takes part in this process results in rapid saturation of the liquid flowing through with gas.
It has also already been proposed to carry out the method in a cylindrical vessel in such a way that jets of liquid strike the liquid level in the vessel at an angle and parallel to a tangent of a circle concentric with the vessel. As a result, however, the liquid mass is set in rotation, so that the upper layer, whipped into foam, is continuously broken up and renewed by the incoming jets.
At the same time, a vortex movement is generated in the vessel, which separates undissolved gas bubbles, so that gas bubbles migrate towards the axis of rotation of the vortex, where they merge into larger structures and rise to the surface of the liquid.
It has also been shown that undissolved gas bubbles also accumulate in the vortex tip, in the lower part of the dissolution vessel, where the treated liquid is removed, and that these undissolved gas bubbles are often carried along by the outgoing liquid.
Furthermore, with this vortex flow, a relatively high flow velocity is achieved in the vessel, so that it is not possible to fully utilize the vessel volume for loosening entrained free gas bubbles.
The present invention is based on the object of eliminating the disadvantages mentioned and of enabling rapid loosening with little expenditure of force along with the best possible use of the entire vessel volume. Furthermore, the entrainment of free gas bubbles with the outgoing liquid is to be avoided while maintaining the great advantages of the structure and incessant renewal of a coarse foam.
The method according to the invention for dissolving gases in liquids in a continuous work process, wherein the supplied liquid flow flows through a space above a liquid level and containing the gas to be dissolved, is characterized in that this entering liquid flow in the form of a veil-shaped conical jet against the free The liquid level of a liquid mass partially filling a cylindrical vessel to a predetermined level is introduced, the axis of the veil-shaped conical jet running perpendicular to and coaxially with the vessel,
so that on the one hand an intensive foam formation at the liquid level and on the other hand a practically vortex-free, uniform downward flow of the liquid in the vessel and the treated liquid can be removed from the lower part of the vessel.
The device for carrying out the method is characterized by a cylindrical vessel, an outlet at the bottom of the vessel and an inlet on the upper part of the vessel, the inlet ending in a nozzle coaxial with the center axis of the vessel above a stationary conical body, the latter being coaxial is arranged to the nozzle, and also by an organ which serves to keep the predetermined liquid level in the vessel at least approximately at the same height as the bottom of the conical body.
Intensive whipping of the surface of the liquid to form foam means that no specific liquid level can be filled in the operating state.
When the fluid level is mentioned in the following, the fluid level is understood in a resting state.
In the following, the invention is described, for example, on the basis of an embodiment which is shown schematically in two figures.
FIG. 1 shows a side view of an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention and FIG. 2 shows part of the vessel according to FIG. 1 in an axial section.
1 denotes a vertical, cylindrical, closed vessel which has an inlet pipe 5 at its upper end and an outlet pipe 4 at its lower end. The inlet tube 5 ends in a mouthpiece 6, which is coaxial with the tube 5 and is directed into the interior of the vessel. Below the mouth of the mouthpiece 6 and concentrically therewith is a stationary, conical hat-shaped body 7, the tip of which faces the mouthpiece mouth. The conical body 7 is attached to arms 8 which are connected to the mouthpiece 7.
During operation, the vessel 1 is filled with liquid up to a level 2. The exact location of this level 2 is not very important; however, it has been found that the best results are achieved when this level 2 is at the same height or slightly below the underside of the conical body 7.
A controllable gas outlet in the form of a tube 3 that can be moved in the immersion depth is decisive for maintaining the set liquid level.
Consumed gas or gas carried away by the control is either replaced by a special line, not shown, or together with the incoming liquid.
The liquid to be treated is supplied through the inlet pipe 5 and the mouthpiece 6 and divided on the conical body 7, which has a smooth uniform surface, into a veil-like conical jet with a small thickness. This veil-shaped conical jet is shaped and moved in such a way that, when it hits the surface of the liquid in a shallow angle, it creates a vortex in the liquid, indicated by dashed arrows A, which sharply delimits the upper layer, which has been broken into a coarse foam. As a result of the whirling movement, the coarse foam with the rapid gas solution described above is subsequently continuously broken up and renewed.
In the immediate vicinity under this surface layer which has been whipped into foam, the liquid flows downwards with great uniformity over the entire cross section of the vessel, as indicated by the solid arrows B.
Any gas bubbles captured by the liquid flow can reach the surface of the liquid mass again. The extremely small gas bubbles, however, which initially float in the slowly sinking liquid mass, get a long contact time for their dissolution in the liquid due to the uniform flow, so that they are dissolved before the liquid is drawn off from the lower part of the vessel 1. A liquid that is practically free of gas bubbles can therefore be removed from the vessel.
In practice, it has been found when using the method according to the invention that a desired degree of saturation of the liquid can be achieved with significantly less energy expenditure and with a significantly simpler device than before. The lower energy expenditure is presumably due to the fact that the entering liquid does not have to be supplied with any energy exceeding the kinetic energy required for foam formation in the surface and that the flow resistance is very small due to the uniform flow in the container.
According to the method according to the invention, the introduced liquid does not impinge on the liquid surface in a tangential direction, so that no forces occur which try to bring the liquid mass into rotation.
Due to its inclined impact on the surface of the liquid, the veil-shaped, conical liquid jet does not give rise to deep eddies, as can occur when using individual jets. Only in the vicinity of the surface are toroidal eddies formed on the inside or outside of the veil-shaped jet, which eddies are mainly limited by an upper layer of the liquid mass that has been whipped into foam. As a result of this movement in the foam layer, the liquid particles are repeatedly beaten into a coarse foam in rapid succession, which results in extremely rapid gas saturation in this upper liquid layer.
Due to this type of inflow of the liquid, the kinetic energy of the jet actually seems to be practically completely absorbed by the surface and used for foam formation, while the liquid in the part of the vessel below moves with surprising uniformity over the entire cross-section of the vessel downwards. As a result, the entire volume of the container is used to the highest degree, in that each. Liquid particles remain in the vessel for practically the same length of time.
Since the new process creates a very small vertical liquid velocity in the vessel, extremely small gas bubbles that are entrained are retained in the vessel for a long period of time, so that they have enough time to be completely immersed in the liquid before they reach the outlet to solve.
It has been shown that in order to generate a suitable flow with respect to the liquid surface, the veil-shaped, conical liquid jet should have an obtuse spray angle, preferably in the size of 110-120, so that the liquid particles obliquely onto the liquid surface, preferably at an angle less than 45 ".
The conical, veil-shaped jet is generated by striking a cylindrical jet against a conical body, the diameter of which is approximately equal to twice the diameter of the jet, in order to guide the conical, veil-shaped jet towards the surface of the conical body, while advantageously the axial one Distance a between the edge of the nozzle opening and the surface of the conical body should be at least equal to the radius of the nozzle opening.
The gas-filled space can be under positive pressure or atmospheric pressure. If air at atmospheric pressure is used as the gas, the top of the vessel can be open.
To illuminate the practical application of the invention, the following embodiment is used:
With a vessel 1 in which the liquid flows through the mouthpiece 6 at a speed of 4 m / sec against a conical body 7 with the aforementioned dimensions in relation to the mouthpiece, 2000 liters per minute could be treated with a very satisfactory result.
A further example is a physical treatment device in which water should take up air in a dissolved state and in which, according to the previous methods for dissolving air, a maximum of about 1200 liters per minute could be treated. After the incoming water was treated according to the present invention, the performance could be increased to 1900 liters per minute, ie by over 50 / o, with equally good results. Finally, it should be noted that when treating liquids in which the gas does not have to be dissolved to saturation, only part of the total amount needs to be treated according to the present method and then this treated amount of liquid with the remainder in the vessel or can be mixed with the untreated liquid outside the vessel.