DD225627A1

DD225627A1 - Verfahren und vorrichtung zum belueften von fluessigkeiten

Info

Publication number: DD225627A1
Application number: DD26138284A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Hartmann
Original assignee: Projekt Wasserwirtschaft Veb
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1985-08-07

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht in einer hohen Wirtschaftlichkeit der Belueftung von Fluessigkeiten nach dem Ejektorprinzip. Es wird eine wesentliche Energieeinsparung bei der Erzeugung des notwendigen Druckes nach der Belueftung erreicht. Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Belueftung von Fluessigkeiten nach dem Ejektorprinzip eine Senkung der hohen Druckverluste und eine optimale Anpassung des Gesamtsystems an wechselnde Betriebsbedingungen zu erreichen, wobei eine effektive Loeslichkeit der in das Wasser eingetragenen Luft gewaehrleistet werden soll. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem zwei gleichartige, in der Groesse unterschiedliche, verstellbare Belueftungsvorrichtungen nach dem Ejektorprinzip hintereinander geschaltet werden. Dabei wird aus einem Hauptstrom ein Teilstrom abgezweigt, in einer ersten Belueftungseinrichtung belueftet und als Luft-Fluessigkeits-Gemisch dem Hauptstrom ueber die zweite Belueftungseinrichtung bei relativ geringen Druckverlusten gegenueber der einstufigen Ausfuehrung wieder zugefuehrt. Sowohl in der ersten als auch in der nachfolgenden Stufe ist das in das aeussere Treibrohr fuer Wasser eingefuegte innere Rohr mit seiner Duese verschiebbar gestaltet und dadurch auf die jeweiligen Betriebsbedingungen optimal einstellbar.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geschlossenen Belüftung von Flüssigkeiten» insbesondere Rohwasser» wobei im Trink- und Betriebswasser der notwendige Sauerstoff eingetragen wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Zweck der geschlossenen Belüftung von Rohwasser wurden bereits in einigen Fällen Strahlapparate eingesetzt. Diese Erfahrungen bilden die Grundlage für die Erarbeitung der erfindungsgemäßen Lösung.

Im Gegensatz zur üblichen Zielstellung der Verwendung von Strahlapparaten wird hier nicht die Förderung des Schleppmediums, sondern die möglichst intensive Mischung des Treibmediums Wasser mit der eingesaugten Luft bei einem sehr kleinen Luft-7/asser-Verhältnis angestrebt.

Bestandteil der Patentliteratur sind verschiedene Strahlapparate teils in mehrstufiger Bauweise, hauptsächlich mit Anwendung als Pumpe zum 'Transport von Medien bzw. Zwecke gemeinsamen Absaugens eines Gases und einer Flüssigkeit.

So beschreibt die Patentschrift DD 153905 eine mehrstufige Strahlpumpe zur Förderung von Schüttgütern bestehend aus derart reihenweise verbundenen Ringstrahlrohren, daß die Kammern der einzelnen vorangehenden Strahlrohre· die als Mischkammer oder Diffusor ausgebildet sind, die Saugkammern für die nachfolgenden Strahlrohre darstellen. Gegenstand der Patentschrift DE 2608674 ist

eine Strahlpumpe _t vorzugsweise zum Durchfeuchten und Fördern von körnigem Material, deren Mischkammern mit fortlaufend oder stufenweise verengtem Querschnitt hergestellt sind, wobei in der Seitenwand jeder Mischkammer in entsprechenden Durchbrechungen mindestens eine Seihe von wenigstens zwei auswechselbaren Düsen eingebaut ist» durch welche das Treibmedium (Wasser) aus der Ummantelung der Mischkammern, wohin es durch eine separate Zuleitung gelangt, in die Mischkammern eingetragen wird.

Strahlapparate, wie sie zur geschlossenen Belüftung von Wasser bereits Einsatz finden» sind dadurch charakterisiert, daß der aus der Treibdüse austretende Strahl (V/asser) aufgelöst wird und in das Mischrohr gemeinsam mit den mitgerissenen Teilchen des Schleppmediums (Luft) eintritt. Der zum Ansaugen erforder-1iche Unterdruck wird auch dadurch erreicht, indem die Rohrleitung mit einer Querschnittsverengung ausgebildet wird, an welcher sich, unmittelbar. Ansaugöffnungen befinden. Allgemein wird das Wasser als Treibmedium im inneren Rohr geführt und im äußeren Rohr Luft angesaugt. Bedingt durch die Konstruktion mit der Anordnung einer festen Düse arbeiten diese Strahlapparate nur mit genau definiertem Volumenstrom und exakt eingehaltener Druckhöhe des Treibmediuas optimal. Durch die starke Druckverringerung treten hohe Druckverluste auf, die um so größer sind, je mehr die Betriebsbedingungen vom Arbeitsoptimum abweichen.

Die Einordnung der Wasserrohrleitung als inneres Rohr in das Gesamtsystem erschwert eine Verstellbarkeit. Die eingetragenen Luftmengen übersteigen oftmals die Löslichkeit der Luft im Wasser.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in einer hohen Wirtschaftlichkeit der Belüftung von Flüssigkeiten nach dem Ejektorprinzip.

Ss wird eine wesentliche Energieeinsparung bei der Erzeugung des notwendigen Druckes nach der Belüftung erreicht.

des Wesens der Erfindung;

Aufgab⁰ der Erfindung ist es» bei der Belüftung von Flüssigkeiten f insbesondere Wasser, nach, dem Ejektorprinzip eine Senkung der hohen Druckverluste und eine optimale Anpassung des Gesamtsystems an wechselnde Betriebsbedingungen zu erreichen, wobei eine effektive Löslichkeit der in das Wasser eingetragenen Luft gewährleistet wird.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird' die Aufgabe gelöst, in dem von einem Hauptstrom (Wasser) ein Teilstrom abgezweigt wird» durch welchen einer ersten Belüftungseinrichtung, die nach dem Ejektorprinzip arbeitet, Wasser zugeführt wird. In der ersten Belüftungseinrichtung entsteht ein Wasser-Luft-Gemisch mit einem hohen Anteil an ungelöstem Gas, wobei der Druck des Wasser-Luft-Gemisches nach Verlassen der ersten Belüftungseixirichtung größer als der Atmosphärendruck ist. Dieses Gemisch wird einer nachfolgenden zweiten Belüftungseinrichtung, ebenfalls nach, dem Sjektorprinzip arbeitend, zugeführt. In der zweiten Belüftungseinrichtung erfolgt eine intensive Vermischung des mit ungelöster Luft angereicherten Teilstromes mit dem Hauptstrom sowie eine weitere Druckerhöhung nach Verlassen der zweiten Belüftungseinrichtung gegenüber dem V/asser-Luft-Gemisch nach Verlassen der ersten Belüftungseinrichtung.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt von einer Hauptleitung eine Nebenleitung mit dem Treibmedium Wasser in eine verstellbare Belüftungseinrichtung. Diese besteht in bekannter Weise aus einem äußeren Rohr, dem Treibrohr, für den Anschluß der Nebenleitung. In dieses äußere Rohr ist ein verschiebares Luftzuführungsrohr eingefugt. Damit wird die Regulierung der eingetragenen Luftmenge möglich, wodurch eine Anpaßbarkeit an wechselnde Betriebsbedingungen gewährleistet wird. Im sich anschließenden Mischrohr entsteht das bereits erwähnte Wasser-Luft-Gemisch und in einem anschließendem Diffusor die Druckerhöhung über den Atmosphärendruck. Der Diffusor der ersten Belüftungseinrichtung schließt an das "Luftrohr" der zweiten Belüftungseinrichtung an. Wiederum ist das äußere Rohr das Treibrohr; in diesem Falle für den An-

Schluß der Hauptleitung. Auch das innere Rohr der zweiten Belüftungseinrichtung, das "Luftrohr" ist verstellbar. Infolge des Druckes (größer als der Atmosphärendruck) am Eintritt in das Luftrohr der zweiten Belüftungseinrichtung ist die Absenkung des Druckes nur bis unter den Druck des Wasser-Luft-Gemisches erforderlich. Damit ergeben sich für die zweite Belüftungseinrichtung wesentlich geringere Druckverluste und" durch hohe Turbulenz im Mischrohr wird eine vollständige Sättigung des Gemisches mit Sauerstoff erzielt. V/i ede rum durch die Querschnittserweiterung eines nachfolgenden Diffusors erfolgt eine weitere Druckerhöhung. Ein Teil der Energie wird zurückgewonnen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Von einer Hauptleitung 1 für Wasser mit dein Druck ρ 1 wird über eine Nebenleitung 2 ein Teilstrom abgezweigt und einer ersten Belüftungseinrichtung zugeführt. Diese Einrichtung besteht aus einem Treibrohr 3» einem verstellbar angeordneten Luftzuführungsrohr 4, einem Mischrohr 5 und einem Diffusor Im Mischrohr 5 entsteht ein Wasser-Luft-Gemisch mit einem Druck p., der kleiner als der Atmosphärendruck P_atm ist. Ein Teil der Energie wird wieder zurückgewonnen» so daß nach dem Diffusor 6 der Druck p_? beträgt. Dabei ist p-j kleiner als p^ , aber größer als ρ . . Das Wasser-Luft-Gemisch mit einem hohen Anteil an ungelöstem Gas wird einer zweiten Belüftungseinrichtung durch das wiederum verstellbare innere Hohr 7 zugeführt. Die zweite'Belüftungseinrichtung ist wie die erste aufgebaut, jedoch von größerer Dimension.

Der Druck p^ im Mischrohr 3 wird durch die Querschnittseinengung unter den Wert von p-, abgesenkt, wodurch das Gemisch durch das Rohr 7 eingesaugt wird. Die Vermischung mit dem Wasser des Hauptströmes wird durch die hohe Turbulenz im Mischrohr 9 garantiert. Durch die Querschnittserweiterung im nachfolgenden Diffusor 10 wird der Druck von ρ ^ auf Pe- erhöht, ein·

Teil der Energie also wieder zurückgewonnen· Der Druck P₁- ist größer als der Druck p-,·

Die Druckverteilung ergibt sich wie folgt:

P₁ > P₅i P₂ < P_atm.i P_atm. < P₃ < P₁ < P3? P3 ^ P5 < P₁

Es ist natürlich, auch möglich, daß an Stelle von Luft auch andere Stoffe» wie Chemikalien oder Dampf flüssig oder gasförmig in die Flüssigkeit ohne zusätzlichen Energieaufwand zudosiert werden können.

Claims

Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zum Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, nach dem Ejektorprinzip gekennzeichnet dadurch, daß ein Teilstrom in einer an sich bekannten Belüftungseinrichtung belüftet und als Wasser-Luft-Gemisch mit einem Druck über dem Atmosphärendruck einer zweiten Belüftungseinrichtung zugeführt wird, in v/elcher eine intensive Vermischung des V/asser-Luft-Gemisches mit dem Hauptstrom und damit eine vollständige Sättigung des Wassers ia.it Sauerstoff stattfindet und mit Verlassen des belüfteten Wassers aus der zweiten Belüftungseinrichtung eine weitere Druckerhöhung gegenüber dem Druck nach der ersten Belüftungseinrichtung erfolgt.
2. Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere V/asser, nach dem Sjektorprinzip gekennzeichnet dadurch, daß von einer Hauptleitung (1 ) eine liebenleitung (2) abzweigt, die iTebenleitung an das Treibrohr (3) einer an sich bekannten ersten Belüftungseinrichtung angeschlossen ist, die Belüftungseinrichtung v/eiterhin. aus einem verstellbaren Luftzuführungsrohr (4), einem Mischrohr (5) und einem Diffusor (6) besteht und der Diffusor (6) an das innere Rohr (7) der zweiten Belüftungseinrichtung und die Hauptleitung (1) an das Treibrohr (8) der zweiten Belüftungseinrichtung anschließt und im weiteren zur zv/eiten Belüftungseinrichtung ebenfalls ein LIisehrohr (9) und ein Diffusor (1o) gehören.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 gekennzeichnet dadurch, daß das innere Rohr (7) der zweiten Belüftungseinrichtung verstellbar angeordnet ist.