DE1911469B2

DE1911469B2 - Vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1911469B2
Application number: DE19691911469
Authority: DE
Inventors: Masatami Machida; Hirotani Tadashi Tokio; Tanaka (Japan)
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1969-03-06
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1972-11-16
Also published as: DE1911469A1

Description

I 91 1 469

ung gekrümmten Schaufeln 3 nach außen abrt. Bläschen, die aus einem Gas erzeugt werden, arch die unterhalb des Turbinenrührers angeord-. hier nicht dargestellten Gaseinblasdüsen abcn wird, werden durch die unteren Schaufeln 4 ■ zerteilt und dispergiert und mit der durch die .-.mten oberen Schaufeln 3 abgeführten Flüssigi ermischt und gleichmäßig in dem gesamten Onsgemisch verteilt, wodurch eine Steuerung einheitlich gelösten Gaskonzentration in dem :en Reaktionsgemisch eines Reaktionsbehälters ■rlcistet ist. Die Schaufeln 4 können je nach der Mjhaft der zu begasenden Flüssigkeit ebene, gender gekrümmte Platten od. dgl. sein.
; Schaufelanordnung unter Verwendung ebener fein 4, wie sie in den F i g. 1, 2, 3 und 4 gezeigt wurde in einem 4-kl-Tank mit einem Durchr von 1400 mm verwendet. Die Mischzeit und :messenen Werte an verbrauchter Energie sind Tabellen I und II bei 200 bzw. 300 UpM wiederTabelle I
Mischzeit

ielanordnung zum Begasen
Flüssigkeit gemäß der Erlang 20 see

ie mit 6 ebenen Schaufeln 29 see
ie mit Unterschaufeln .... 34 see

Tabelle II
Energieverbrauch

zeiten selbst bei Anwendung von 24 bzw. 13 PS auf 20 see herabgesetzt werden konnten.

Tabelle III gibt die Ergebnisse einer Messung der Geschwindigkeit der Natriumsulfitoxydation wieder, die durch ähnliche Maßnahmen wie die in Tabelle I und Il gezeigten erhalten wurden.

Tabelle III

Oxydationsgeschwindigkeit von Natriumsulfit
ίο (kg-MoI/m³/h/at)

Bezeichnung der
Schaufel anordnung

Schaufelanordnung zum Begasen
der Flüssigkeit gemäß der Erfindung

Turbine mit 6 ebenen Schaufeln
ao Turbine mit Unterschaufeln ....

Anzahl

der Umdrehungen
200 UpM j 300 UpM

0,600
0,333
0,381

1,238

1,143
0,570

Bezeichnung der
Schaufelanordnung

Anzahl

der Umdrehungen 200 UpM I 300 UpM

14 see 21 sec 25 sec

Bezeichnung der
Schaufelanordnung

felanordnung zum Begasen
Flüssigkeit gemäß der Er-

lung

ne mit 6 ebenen Schaufeln
ie mit Unteischaufeln ....

Anzahl

der Umdrehungen 200UpM I 300 UpM

5,1 PS
7,1PS
3,9PS

17,0 PS 24,4 PS 13,0 PS

le I gibt die Situation wieder, bei der 2,3 kl in einen Tank eingeführt worden waren. Luft pro Minute wurden in das Wasser eincht und der Rührvorgang wurde bei 200 UpM 300 UpM durchgeführt. Ein pH-Meßgerät vom uch ty ρ wurde in dem Tank angeordnet, und :nd eine Natriumhydroxydlösung oben in den zugegeben wurde, wurde die Zeit gemessen, die onstantwerden des pH-Wertes erforderlich war. icht ersichtlich, ist die Mischzeit für die gleiche I Umdrehungen kürzer, wenn die Schaufelaning gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ndet wird, im Vergleich zu den bisher bekannten :nen mit Unterschaufelläufer. Tabelle Il gibt einem Spannungsmesser gemessene zum Rühren lerliche Energie wieder, wenn 9001 Luft pro te in den Tank eingeführt wurden,
näß den Tabellen I und II kann eine Mischzeit 0 see mit 5,1 PS erhalten werden, wenn die erigsgemäße Vorrichtung verwendet wird, während erwendung von Turbinen mit ebener Schaufel iner Turbine mit Unterschaufelläufer die Misch-Die Oxydationsgeschwindigkeit von Natriumsulfit ist geringer aber der Energieverbrauch höher. Wenn die Turbine mit ebenen Schaufeln an Stelle der Schaufelanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, wobei die entsprechenden Umdrehungszahlen pro Minute verglichen werden. Zum Beispiel werden lediglich 0,570 kg-Mol/m*/h/at bei einem Energieverbrauch von 13,0 PS im Fall der Unterschaufelläuferturbine erhalten und somit ist die Energieausnutzung nicht so gut wie bei der Schaufelanordnung gemäß der Erfindung.

Eine weitere Reihe von Versuchsergebnissen, aus denen sich die technische Überlegenheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Vorrichtungen ablesen läßt, sind in der Tabelle IV aufgeführt, aus der sich der Kraftbedarf, die Mischzeit und der Giad der Natriumsuifitoxydation bei Verwendung unterschiedlich ausgebildeter Schaufeln ergibt.

Zwecks vergleichender Messungen der drei genannten Faktoren wurden Rührwerke entsprechend der Beispiele 1 bis 7 der Tabelle IV in einem Rührbehälter von einem Durchmesser von 1400 mm und einem Fassungsvermögen von 4 m³ eingesetzt.

Die Mischzeit wurde durch Beschicken des Rührbehälters mit 2,3 m³ Wasser, rührendes Wasser mit dem entsprechenden Rührwerk bei 300 UpM bei gleichzeitigem Zuführen von 900 l/min Luft bestimmt, wobei ein Tauch-pH-Meßgerät in den Behälter eingesetzt sowie in letzteren von oben eine kaustische Sodalösung eingeführt wurde, so daß der Inhalt des Behälters einen pH-Wert 10 erhielt, und wobei die Zeit gemessen wurde, bis dieser pH-Wert 10 ohne Schwankungen eingestellt war. Unter K raft bedarf ist die Kraft zu verstehen, die erforderlich war, um 900 l/min Luft durch den Behälter zu leiten.

Der Oxydationsgi ad wurde bestimmt durch Zusetzen von Natriumsulfit zu 2,3 m³ Wasser im Behälter derart, daß eine Konzentration von 0,4 N erreicht wurde und dann durch Zusätzen von Kupfersulfat, so daß eine Konzentration von 0,001 M'e en eicht wurde, während der Inhalt mit dem Rührwerk bei 300 UpM gedreht wurde, wobei Luft mit einer Menge von 900 l/min geleitet, die Temperatur von 30³C gesteuert, alle 5 Minuten eine Probe entnommen und letztere titriert wurde, um die Sulfitionen in der Probe zu bestimmen.

Tabelle IV Aufbau der Schaufelanordnung

Mischzeit (see)

Kraftbedarf (PS)

Natriumsulfitoxydationsgrad

kg-root O₁ m* h/atm

Verhällm

Kraitbtdi

zu Oxy-

dationsgn

kg-mo!0

1. Erfindung ,

2. Obere und untere Schaufeln gekrümmt

3. Obere und untere Schaufeln gerade

4. Obere Schaufeln gerade; untere Schaufeln gekrümmt

5. Obere Schaufeln gekrümmt, untere Schaufeln gerade, keine Abdeckungen

6. Obere Schaufeln gekrümmt, unter Schaufeln gerade, Abdeckungen an beiden Stirnseiten

7. Obere Schaufeln gekrümmt, untere Schaufeln gerade, Statorplatte oben

Aus der Tabelle IV wird deutlich, daß im Fall 2 der Grad der Sulfitoxydation sehr gering ist. Im Fall 3 ist der Grad der Sulfitoxydation höher, aber das Verhältnis von Kiaftbedarf zu Oxydationsgrad liegt bei 0,0376 und ist geringer als der Wert 0,0728 im Fall 1, d. h. als bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Daraus ergibt sich, daß ein sehr hoher Kraftbedarf erforderlich ist, um den gleichen Sulntoxydationsgrad zu erreichen. Außerdem ist dann ein sehr langer Mischzeitraum erforderlich.

Im Fall 4 ist die Mischzeit lang, der Kraftbedarf hoch und darüber hinaus der Sulfitoxydationsgrad gering.

14,0
15,0
2,30

21,0
23,7
15,0
13,0

17,0
16,8
33,0

26,0
21,5
18,3
29,2

1,23»
0,720
1,241

0,831
1,210
0,721
1,240

0,072t! O.O42S 0,031t

0,0321 0,056! 0,0395 0,0424

Auch im Fall 5 ist eine lange Mischzeit erforda und ein geringes Verhältnis von Kraftbedaif Oxydationsgrad, und zwar 0,0562 gegeben, wai heblich unter dem Wert des Falles 1 liegt.

Im Fall 6 ist der Sulfitoxydationsgrad niedrig, die Schaufeln sind stark belastet.

Im Fall 7 ist schließlich ein zu hoher Krafibt gegeben und das Verhältnis von Kraft zu Oxydasi grad 0,0424 und somit wesentlich niedriger Fall 1, d. h. bei Verwendung der erfindungsgeni Vorrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

p„,„,„„._.,,„κ. gekrümmt und die unteren Schaufeln radial

r aieniansprucn. . » ιίι-ιιιπιι

verlaufend ausgebildet sind und daß der obere

Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, felkranz unter Freilassung einer zentrischen A:

bestehend aus einem in die Flüssigkeit eingetauch- öffnung mit einer ebenen kreisförmigen Abdec

ten Turbinenrührer mit im allgemeinen lotrechter 5 verbunden ist.

Welle, welche an ihrem freien Ende eine geschlossene Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweis!

kreisförmige Schaufelplatte trägt, an der beiderseits insbesondere dadurch als vorteilhaft, daß der

je ein Kranz von axial abstehenden in radialer Schaufelkranz, dei ein herkömmliches beidt

Richtung verlaufenden Schaufeln befestigt ist, abgedecktes Schaufelrad mit in radialer Rii

wobei unterhalb des Turbinenrührers Gaseinblas- io gekrümmten Schaufeln darstellt, bei gegebener

düsen vorgesehen sind, dadurch gekenn- zahl und gegebenen Schaufel- und Schaufelkn

zeichnet, daß die oberen Schaufeln (3) in messungen eine relativ geringe Flussigkeitsmenj

radialer Richtung gekrümmt und die unteren sehr hoher Geschwindigkeit fördert, wahrem

Schaufeln (4) radial gerade verlaufend ausgebildet unteie Schaufelkranz, der ein Schaufelrad mi

sind und daß der obere Schaufelkranz unter Frei- 15 seitig offenen, radial gerade ausgebildeten Sch;

lassung einer zentrischen Ansaugöffnung mit einer darstellt, bei gleichen Betriebswerten, eine

ebenen kreisförmigen Abdeckplatte (2) verbunden große Fördermenge mit relativ geringer Gese

ist. digkeit bewältigt, so daß am Umfang der Vorricl

zwei zu mischende Ströme mit unterschiede

ao Kennwerten, nämlich mit unterschiedlichem Voll

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be- und unterschiedlicher Geschwindigkeit aufei

gasen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem in die kommen, wobei in der Gienzschicht und fortschre

Flüssigkeit eingetauchten Turbinenrührer mit im all- über die ganze Tiefe der Ströme eine intensive D

gemeinen lotrechter Welle, welche an ihrem freien wirbelung und damit die gewünschte feine Ca

Ende eine geschlossene kreisförmige Schaufelplatte 25 teilung auf schnelle und einfache Weise erfolgt

trägt, an der beiderseits je ein Kranz von axial ab- Der Gegenstand der Erfindung wird nächste

stehenden in radialer Richtung verlaufenden Schaufeln an Hand der Zeichnung näher erläutert.

befestigt ist, wobei unterhalb des Turbinenrührers Γη der Zeichnung zeigt:

Gaseinblasdüsen vorgesehen sind. F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Tür

Es ist bekannt (Chemie-lng.-Technik 24., Jahrg. 30 rührers der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

1952, Nr. 5, S. 248 bis 258), bei einer derartigen Vor- F i g. 2 eine Seitenansicht der Schaufelanord

richtung, die beiderseits der geschlossenen kreis- des Turbinenrührers,

förmigen Schaufelplatte in Form je eines Kranzes von F i g. 3 eine Draufsicht von oben auf den Tür

ixial abstehenden in radialer Richtung verlaufenden rühier und

befestigten Schaufeln entweder gerade oder zur Be- 35 F i g. 4 eine Draufsicht von unten auf den

wegungsrichtung konvex gebogen auszubilden und binenrührer.

sinen Stator-Ring als einen den oberhalb der Schaufel- Wie aus F i g. 1 hervorgeht, weist die erfind;

platte befindlichen Schaufel kranz überdeckenden, gemäße Vorrichtung eine kreisförmige Scha

Feststehenden Leitschaufelträger um den Turbinen- platte 1 auf, die auf ihrer oberen Seite eine Viel

rührer zu legen, so daß zwischen den Schaufeln des 40 von in radialer Richtung gekrümmten oberen S

oberen Kranzes und dem Stator-Ring bei Betrieb fein 3 trägt, die an ihren oberen Kanten mit

der Vorrichtung ein Geschwindigkeitsgradient besteht ebenen kreisförmigen Abdeckplatte 2 verbunden

und eine Scherkraft zwischen diesen auftritt, wodurch An der Unterseite der Schaufelplatte 1 ist wei

ein wirkungsloser Kraftaufwand bedingt ist. eine Vielzahl von in radialer Richtung verlaufe

Bei einer nach der deutschen Patentschrift 828 100 45 unteren Schaufeln 4 befestigt. Eine im allgemein:

bekannten ähnlichen Vorrichtung, einem in beiden recht verlaufende Welle 6 des Turbinenrad:

Achsricbtungen saugenden sogenannten Mischkreisel, streckt sich durch eine zentrische Ansaugöffnur:

wird letzterer durch eine Naben- oder Schaufelscheibe kreisförmigen Abdeckplatte 2 und ist an derObc

in zwei von einander unabhängige Kammern mit je der Schaufelplatte 1 mittels eines Vorsprungs'

einem Saugraum für sich unterteilt, und durch ver- 50 einer anderen Verstärkung befestigt.

schieden auslaufenden Kanal- oder Schaufelwinkel Die ebene Schaufelplatte 1 und der an der in

ist die Ausströmung der einen Laufradseite gegen die Seite letzterer befestigte Kranz von unteren Sc.i

Ausströmung der anderen Laufradseite gerichtet. stellen sozusagen eine Scheibenturbine irir 1:

Da aber die Naben- oder Schaufelscheibe die Kanäle Schaufeln dar, wie sie für gewöhnlich in ein?

der beiden Laufradseiten voneinander trennt, sind die 55 gasungsrührtank zur Anwendung kommt. Un:

beiden Richtungsstrahlen erst am Umfang, also erst des in F i g. 1 dargestellten Turbinenrührers be'

nach dem Austritt aus der Vorrichtung, gegeneinander sich (nicht dargestellte) Gaseinblasdüsen. Unu

gerichtet, so daß nur geringere Teilmengen der bqiden wendung der Schaufelanordnung gemäß der

zu mischenden Ströme in nähere Berührung mitein- dungsgemäßen Vorrichtung kann bei geringem

ander kommen. 60 giebedarf eine hohe Gas-LÖsungsgeschwindigki

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zielt werden. Durch die in radialer Richtung gek

Vorrichtung der eingangs erwähnten Art derart aus- ten Schaufeln 3 des Turbinenrührers kann bei

zubilden, daß mit geringerem Energieaufwand in geringem Kraftverbrauch eine große Ausstüßn

kurzer Mischzeit eine feinere Gasverteilung erzielt erreicht und die Mischzeit verkürzt werden.

werden kann, als sie unter gleichen Bedingungen mit 65 Betrieb der Vorrichtung zum Begasen einer Fi

den bekannten Vorrichtungen möglich ist. keit wird letztere durch die in der Abdeckpl

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- frei gelassene zentrische Ansaugöffnung angesaug:

löst, daß die oberen Schaufeln in radialer Richtung durch den oberen Schaufelkranz mit den 1