CS216592B1

CS216592B1 - A method of mixing fluids and apparatus for its implementation

Info

Publication number: CS216592B1
Application number: CS811838A
Authority: CS
Inventors: Tomas Nachtmann
Original assignee: Tomas Nachtmann
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1982-11-26

Abstract

Vynález řeší způsob a zařízení ke směšování tekutin, využívající směšovací účinek jedno- nebo vícenásobného tryskového skoku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že přestup ' přimíchávané tekutiny do paprsku tekutiny hlavní o co největším povrchu s následným přechodem do proudění plným profilem se děje v tryskovém skoku, vytvořeném záměrným zvýšením tlaku ve směšovací části potrubí, který je v rovnováze s kinetickou energií směšovaných tekutin. Paprsky hlavní tekutiny mají libovolný průřez, vytvořený uzavřenou křivkou, čímž je umožněno přisávání přimíchávané tekutiny z boku. Proces míchání je dokončen v tryskovém skoku, jehož vlastností je vysoká intenzita turbulence, způsobující další prudké zvětšení přístupové plochy a rychlostního gradientu. Vynálezu může být využito pro aktivační čištění odpadních vod, v technologických procesech průmyslu chemického, papírenského, farmaceutického, při rafinaci olejů, flotaci, kultivaci vodních rostlin, odstraňování deficitu kyslíku v rekreačních a rybářských nádržích atd.The invention solves a method and a device for mixing liquids, using the mixing effect of a single or multiple jet jump. The essence of the invention lies in the fact that the transition of the mixed liquid into the main liquid jet with the largest possible surface area with the subsequent transition to a full-profile flow occurs in a jet jump, created by a deliberate increase in pressure in the mixing part of the pipeline, which is in equilibrium with the kinetic energy of the mixed liquids. The main liquid jets have an arbitrary cross-section, created by a closed curve, which allows the suction of the mixed liquid from the side. The mixing process is completed in a jet jump, the characteristic of which is a high intensity of turbulence, causing a further sharp increase in the access area and velocity gradient. The invention can be used for activation treatment of wastewater, in technological processes of the chemical, paper, and pharmaceutical industries, in oil refining, flotation, cultivation of aquatic plants, elimination of oxygen deficit in recreational and fishing reservoirs, etc.

Description

(54)(54)

Způsob směšování tekutin a zařízení k jeho prováděníMethod of mixing fluids and apparatus for its implementation

Vynález řeší způsob a zařízení ke směšování tekutin, využívající směšovací účinek jedno- nebo vícenásobného tryskového skoku.The present invention provides a method and apparatus for mixing fluids utilizing the mixing effect of single or multiple jet jumps.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že přestup ' přimíchávané tekutiny do paprsku tekutiny hlavní o co největším povrchu s následným přechodem do proudění plným profilem se děje v tryskovém skoku, vytvořeném záměrným zvýšením tlaku ve směšovací části potrubí, který je v rovnováze s kinetickou energií směšovaných tekutin. Paprsky hlavní tekutiny mají libovolný průřez, vytvořený uzavřenou křivkou, čímž je umožněno přisávání přimíchávané tekutiny z boku. Proces míchání je dokončen v tryskovém skoku, jehož vlastností je vysoká intenzita turbulence, způsobující další prudké zvětšení přístupové plochy a rychlostního gradientu. Vynálezu může být využito pro aktivační čištění odpadních vod, v technologických procesech průmyslu chemického, papírenského, farmaceutického, při rafinaci olejů, flotaci, kultivaci vodních rostlin, odstraňování deficitu kyslíku v rekreačních a rybářských nádržích atd.SUMMARY OF THE INVENTION The principle of the invention is that the transfer of the admixed fluid into the main fluid jet of as large a surface as possible, followed by a full profile flow, occurs in a jet jump created by intentionally increasing the pressure in the mixing section of the pipeline. . The main fluid rays have an arbitrary cross-sectional shape formed by a closed curve, thereby allowing the intake of the mixed fluid from the side. The mixing process is completed in a jet jump, which is characterized by a high intensity of turbulence, causing a further sharp increase in the access area and the speed gradient. The invention can be used for activating wastewater treatment, in the technological processes of the chemical, paper, pharmaceutical, oil refining, flotation, aquatic plant cultivation, oxygen deficiency elimination in recreational and fishing tanks, etc.

Vynález řeší způsob směšování tekutin, využívající směšovací účinek jedno- nebo vícenásobného tryikového ekoku při proudění tekutin, a zařízení k provádění tohoto způsobu.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of mixing fluids utilizing the mixing effect of a single or multiple nozzle ekoc in fluid flow, and apparatus for performing the method.

Směšování tekutin je nutné při mnoha technologických postupech. Jsou to zejména postupy proplyňovací (aerační, ozonační, chlorační), využitelná při úpravě vody a aktivačním čištěni odpadních vod, a delší podobné postupy v různých průmyslových oborech. Směšuji ae různé tekutiny, např. kapaliny, kapalina a plynem nebo prachem neseným plynem, aerosolem atd.Mixing of fluids is necessary in many technological processes. These are mainly gasification processes (aeration, ozonation, chlorination), useful in water treatment and waste water activation treatment, and longer similar processes in various industries. I mix and vary a variety of fluids such as liquids, liquids and gas or dust-borne gas, aerosol, etc.

K uvedeným účelům ae dosud používají zařízení a mechanickými míchadly, probubláváním, ejektory, clonami a prstencovým skokem. Nevýhodou většiny těchto poatupů je zejména značná spotřeba energie (u mechanických míchadek), poruchovost a ucpávání (probublávání β kompresory), obtíže a ztráty energie způsobené přiváděním přimíchávané tekutiny do středu směšovací trouby (u prstencového skoku). Dosud známá zařízení s clonami nevytvářejí definovetelqý přechodový jev proudění, tryskový skok, takže směšovací účinnost je nízké.For the aforementioned purposes, they still use devices and mechanical stirrers, bubbling, ejectors, orifice plates and annular jump. The disadvantages of most of these processes are, in particular, considerable energy consumption (for mechanical stirrers), failure and clogging (β-compressor bubbling), difficulty and energy loss caused by the introduction of the admixed fluid into the center of the mixing tube (annular jump). Previously known orifice devices do not create a definite flow transition effect, a jet jump, so that the mixing efficiency is low.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob směšování tekutin, při kterém hlavní tekutina proudí potrubím alespoň v jednom tryskovém paprsku a přimíchávaná tekutina se přisává do hlevní tekutiny z boku nejméně jedním otvorem podle vynálezu, jehož podstat spočívá v tom, že na proudící tekutiny se působí protitlakem, vytvořeným škrcením nebo sloupcem směsi směšovaných tekutin, kterýžto protitlak je v rovnováze s kinetickou energií směšovaných tekutin, čímž dochází k promísení obou tekutin v tryskovém skoku přechodem proudění v tryskovém paprsku do proudění plným profilem. Tryskový skok je tedy vytvořen záměrným zvýšením tlaku ve směšovací části potrubí tak, aby byl v rovnováze β kinetickou energií směšovaných tekutin. Paprsky hlavní tekutiny mají libovolný průřez, vytvořený uzavřenou křivkou,čímž je umožněno přisávéní přimíchávané tekutiny z boku. Vlastností tryskového skoku je vysoké intenzita turbulence, která dokonči proces míchání dalším prudkým zvětšením přestupové plochy s rychlostního gradientu.The aforementioned drawbacks are overcome by a method of mixing fluids in which the main fluid flows through the duct in at least one nozzle jet and the admixed fluid is sucked into the mud fluid from the side through at least one opening according to the invention. throttling or column of the mixture of mixed fluids, the back pressure being in equilibrium with the kinetic energy of the mixed fluids, thereby mixing the two fluids in the jet jump by passing the jet in the jet beam to the full profile flow. The jet jump is thus created by intentionally increasing the pressure in the mixing part of the pipeline so that it is in equilibrium β by the kinetic energy of the mixed liquids. The main fluid rays have an arbitrary cross-sectional shape formed by a closed curve, thereby allowing suction of the mixed fluid from the side. The jet hopping feature is a high intensity of turbulence, which completes the mixing process by further rapidly increasing the transition area with a speed gradient.

Tento způsob směšování tekutin lze provádět zařízením sestávajícím z potrubí pro přívod hlevní tekutiny, opatřeného clonou s nejméně jedním hydraulicky vhodně tvarovaným otvorem, e ze směšovací části potrubí, opatřené nejméně jedním otvorem pro přívod přimíchávané tekutiny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že otvor nebo otvory ve cloně mgjí obvod, jehož délka je nejméně rovné vnitřnímu obvodu směšovací části potrubí, a výhodou nejméně dvojnásobné, a na směšovací části potrubí je škrticí orgán nebo směšovací část potrubí je zaústěné pod hladinou směsi tekutin, ^rientace zařízení v prostoru je libovolná. Velikost a tvar otvorů ve cloně, jejichž obvod mé být podle vynálezu co největší, je nutno přizpůsobit vlastnostem hlevní tekutiny, např. velikosti unášených pevných částic atp.This method of mixing fluids may be carried out by means of a device for supplying a weed fluid having an orifice having at least one hydraulically suitably shaped opening, and of a mixing part of a pipeline having at least one opening for the admixing fluid according to the invention. or apertures in the orifice have a perimeter whose length is at least equal to the inner perimeter of the mixing portion of the duct, and preferably at least twice, and the mixing portion of the duct has a throttle element or the mixing portion of the duct is below the surface of the fluid mixture. The size and shape of the orifices in the orifice, the perimeter of which should be as large as possible according to the invention, must be adapted to the properties of the liquid, e.g.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je na obr. 1 až 3, příklady tvarů obvodů ve cloně jsou na obr. 4.An example of an embodiment of the device according to the invention is shown in FIGS. 1 to 3, examples of circuit shapes in an orifice are in FIG. 4.

Zařízení na obr. 1 sestává z potrubí 1 pro přívod hlavní tekutiny, opatřeného clonou 2 s nejméně jedním otvorem, tvořeným uzavřenou křivkou, a ze směšovací čýati potrubí £, opatřené nejméně jedním otvorem £ pro přívod přimíchávané tekutiny, a nádrže £ na směa tekutin, přičemž hladina směsi tekutin v nádrži £ je nad obou směšovací části potrubí £.The device in FIG. 1 consists of a main fluid supply line 1 provided with an orifice 2 with at least one closed curve opening and a mixing head of a pipeline 4 provided with at least one mixed liquid inlet opening 6 and a fluid mixing tank 6, wherein the level of the fluid mixture in the tank 6 is above both mixing portions of the pipe 6.

Na obr. 2 je alternativní provedení, ve kterém je za směšovací částí poírubí £ škrticí orgán 6.In Fig. 2 there is an alternative embodiment in which a flange 6 is located behind the mixing part 6.

Na obr. 3 je nakresleno další možné provedení, ve kterém potrubí 1 pro přívod hlavní tekutiny směruje svisle dolů,.přičemž clona 2 je nad hladinou směsi tekutin a směšovací část potrubí £ ústí do nádrže £ pod hledinu směsi tekutin v ní v hloubce, jejíž velikost je déne energií přitékající směsi tekutin.FIG. 3 shows another possible embodiment in which the main fluid supply line 1 is directed vertically downwards, the orifice 2 being above the level of the fluid mixture and the mixing part of the line 6 opening into the tank 4 below the sight of the fluid mixture therein. the size is longer the energy flowing mixture of fluids.

Vyššího účinku oproti známým způsobům e zařízením je dosaženo zejména vytvořením paprsků hlavní tekutiny, jejichž obvodem je dlouhá uzavřená křivka, takže přestupová plocha v oblasti tryskových paprsků může být několikanásobné větší než u kteréhokoliv jiného známého řešení. Dalšího zvýšení účinku je dosaženo vytvořením tryskového skoku zvýšením tlaku ve směšovací části potrubí. Na zvýšení účinku se též podílí jednoduchý přívod přimíchávané tekutiny do boku hlavního potrubí, přičemž přimíchávaná tekutina je do hlavního potrubí prisávéna účinkem podtlaku ze clonou.In particular, a higher effect over the known methods and apparatuses is achieved by providing main fluid jets having a long, closed curve circumference so that the transfer area in the region of the jet jets can be several times larger than in any other known solution. A further increase in effect is achieved by creating a jet jump by increasing the pressure in the mixing part of the pipe. A simple supply of the mixed fluid to the side of the main pipe also contributes to the effect, the mixed fluid being sucked into the main pipe by a vacuum from the orifice plate.

Výhodnost řešení spočívá zejména v jednoduchosti provedení a v možnosti libovblné orientace zařízení v prostoru.The advantage of the solution lies in its simplicity of design and the possibility of arbitrary orientation of the device in space.

Využití vynálezu je možné nejen při průtočném směšování jednorázovém (tj. kdy každá částečka tekutiny prochází směšovacím zařízením jen jednou), nýbrž i při směšování s recirkulací. Typickým příkladem druhého způsobu využití je aktivační čištění odpadních vod.The use of the invention is possible not only in once-through flow mixing (i.e., each particle of fluid passes through the mixing device only once), but also in mixing with recirculation. A typical example of a second application is activation wastewater treatment.

Delšími možnýmo oblastmi využiti jsou technologické procesy v průmyslu chemickém, papírenském, farmaceutickém, v rafinaci olejů, flotaci a kultivaci vodních rostlin. Využití je možné též při odstraňování deficitu kyslíku v rekreačních a rybářských nádržích std.Longer possible areas of application are technological processes in the chemical, paper, pharmaceutical, oil refining, flotation and cultivation of aquatic plants. It is also possible to remove oxygen deficiency in recreational and fishing std tanks.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of mixing fluids, wherein the fluid flowing in the at least one nozzle jet, the periphery of which is a closed curve, sucks in the admixed fluid by a high vacuum, characterized in that the flowing fluids are subjected to counterpressure created by throttling or column of the mixed fluid. the back pressure is in equilibrium with the kinetic energy of the mixed liquids.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a main fluid supply line having an orifice having at least one aperture and a mixing part of the pipeline having at least one aperture for admixing fluid, characterized in that the aperture or apertures in the aperture (2) have a perimeter whose length is at least equal to the inner perimeter of the mixing part of the pipe (3), preferably at least twice, and the mixing part of the pipe (3) has a throttle element (6) or the mixing part of the pipe (3) mixtures of fluids.