DE3218227A1 - Use of a jet nozzle for introduction of gases into liquids - Google Patents

Use of a jet nozzle for introduction of gases into liquids

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Hans Dipl.-Ing. Dr. 6700 Ludwigshafen Daucher
Klaus Dipl.-Ing. Dr. Hess
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Richard Dipl.-Ing. 6702 Bad Dürkheim Stickel
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Abstract

Use of a jet nozzle, which consists of a liquid nozzle (1), a gas nozzle (5), and a momentum exchange tube (2), in which the mouth (7) of the gas nozzle (5) is arranged below the horizontal axis (6) of the liquid nozzle (1) and with respect to the momentum exchange tube (2) such that the gas exit face (7) is inclined at an angle of 0-60 DEG , preferably 5-20 DEG , to the common horizontal axis (6) of the liquid nozzle (1) and the momentum exchange tube (2), and the clear horizontal distance of the gas nozzle (5) from the liquid nozzle (1) is 0-8, preferably 0.5-3, diameters of the liquid nozzle (1), for the introduction of gases into liquids. <IMAGE>

Description

Verwendung einer Strahldüse für den Eintrag von GasenUse of a jet nozzle for the entry of gases

in Flüssigkeiten Verfahren zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium durch Eindüsen von Gasen und Flüssigkeiten in ein flüssiges Medium und dazu geeignete Vorrichtungen sind wie folgt Stand der Technik: In einem bekannten Injektor umschließt eine Ringspaltdüse für die Gas zufuhr konzentrisch eine Flüssigkeitsdüse. Das von einem Gebläse zugeführte Gas wird von dem Flüssigkeitsfreistrahl eingesaugt und feinblasig zerteilt.in liquids Process for mixing gases and liquids with a liquid medium by injecting gases and liquids into a liquid medium The medium and devices suitable for this are state of the art as follows: In one known injector encloses an annular gap nozzle for the gas supply concentrically a liquid nozzle. The gas supplied by a fan is released from the liquid jet sucked in and divided into fine bubbles.

In einem weiteren bekannten Ejektor wird das Gas auf gleiche Weise zerteilt, wobei das Gas-Flüssigkeitsgemisch vor dem Ausstoß in die zu begasende Flüssigkeit noch durch einen Diffusor geleitet wird. Düsen und Diffusor werden rund oder oval abgeflacht ausgeführt.In another known ejector, the gas is produced in the same way divided, with the gas-liquid mixture before being ejected into the gas to be fumigated Liquid is still passed through a diffuser. Nozzles and diffuser become round or oval flattened.

Bei einem anderen bekannten Radialstrombegaser trifft der Flüssigkeitsstrahl auf eine koaxial vor der Flüssigkeits-0 düse angeordnete runde 90 -Umlenkvorrichtung, an deren äußerem Umfang Öffnungen für den Luftaustritt angebracht sind.In another known radial flow gasifier, the jet of liquid strikes on a round 90 deflection device arranged coaxially in front of the liquid nozzle, openings for the air outlet are attached to the outer circumference.

Eine bekannte Strahldüse besteht aus einer Flüssigkeitsdüse, die konzentrisch von einer Gasringspaltdüse umschlossen wird (im folgenden wird diese Anordnung Gas-Flüssigkeitsdüse genannt) und einem Impulsaustauschrohr, das in einem lichten Abstand koaxial zu der Gas-Flüssigkeitsdüse angeordnet ist und den Gas-Flüssigkeitsstrahl umschließt.A known jet nozzle consists of a liquid nozzle that is concentric is enclosed by a gas ring gap nozzle (in the following this arrangement is gas-liquid nozzle called) and a momentum exchange tube, which is coaxial to a clear distance the gas-liquid nozzle is arranged and encloses the gas-liquid jet.

Allen diesen bekannten Begasungsdu.sen gemeinsam ist die konzentrische Anordnung der Flüssigkeits- und Gasauslässe.Common to all of these known fumigation nozzles is the concentric one Arrangement of the liquid and gas outlets.

J 'Nachteil der bekannten Verfahren zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium durch Eindüsen von Gasen und Flüssigkeiten in das flüssige Medium mit waagrecht oder gegen die Vertikale geneigt angeordneten Strahldüsen ist, daß ab einer von der Eintauchtiefe der Düse in das flüssige Medium und vom Neigungswinkel der Düse abhängigen Gasmenge die Saugwirkung des Flüssigkeitsstrahles nicht mehr ausreicht, um die vollständige Gasmenge in das Impulsaustauschrohr einzusaugen und zu zerteilen. Das aus dem oberen Teil der Gasringspaltdüse austretende Gas steigt dann zwischen der Gas-Flüssigkeitsdüse und dem Impulsaustauschrohr dem Auftrieb folgend unzerteilt an die Flüssigkeitsoberfläche auf. Wenn dieser Betriebszustand erreicht wird, spricht man vom Entmischungspunkt. Es ist zwar möglich, durch Steigerung des Durchsatzes der Flüssigkeitsdüse den Entmischungspunkt zu einem größeren Gasmengenstrom zu verschieben, doch ist damit eine Steigerung des Energieaufwandes verbunden. J Disadvantage of the known methods of mixing of gases and liquids with a liquid medium by injecting gases and liquids in the liquid medium horizontally or against the vertical inclined jet nozzles is that from one of the immersion depth of the nozzle the suction effect in the liquid medium and the amount of gas depending on the angle of inclination of the nozzle of the liquid jet is no longer sufficient to transfer the full amount of gas into the To suck in impulse exchange tube and to split it up. The one from the upper part of the gas ring gap nozzle escaping gas then rises between the gas-liquid nozzle and the momentum exchange tube following the buoyancy, undivided to the surface of the liquid. If this operating condition is reached, one speaks of the segregation point. While it is possible by increasing it the throughput of the liquid nozzle, the separation point to a larger gas flow to postpone, but this is associated with an increase in energy expenditure.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Entmischungspunkt einer Strahldüse ohne Erhöhung des Durchsatzes der Flüssigkeitsdüse zu einem größeren Gasmengenstrom zu verschieben.The present invention was based on the object of the separation point a jet nozzle without increasing the throughput of the liquid nozzle to a larger one Shift gas flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer Strahldüse, die aus einer Flüssigkeitsdüse, einer Gasdüse und einem Impulsaustauschrohr besteht, wobei die Mündung der Gasdüse unterhalb der horizontalen Achse der Flüssigkeitsdüse zwischen der Flüssigkeitsdüse und dem Impulsaustauschrohr so angeordnet ist, daß die Gasaustrittsfläche unter einem Winkel von 0o bis 600, vorzugsweise von 50 bis 200 gegen die gemeinsame horizontale Achse der Flüssigkeitsdüse und des Impulsaustauschrohres geneigt ist und der lichte horizontale Abstand der Gas düse von der Flüssigkeitsdüse 0 bis 8, vorzugsweise 0,5 bis L 3 Durchmesser der Flüssigkeitsdüse beträgt, für den Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten.According to the invention, this object is achieved by the use of a Jet nozzle consisting of a liquid nozzle, a gas nozzle and a pulse exchange tube consists, with the mouth of the gas nozzle below the horizontal axis of the liquid nozzle is arranged between the liquid nozzle and the momentum exchange tube so that the gas exit surface at an angle from 0o to 600, preferably from 50 to 200 against the common horizontal axis of the liquid nozzle and the momentum exchange tube is inclined and the clear horizontal distance of the gas nozzle from the liquid nozzle 0 to 8, preferably 0.5 to L. 3 Diameter of the liquid nozzle for the entry of gases into liquids.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Spitze des Neigungswinkels der Gasaustrittsfläche an der Unterkante der Flüssigkeitsdüse an.According to a preferred embodiment of the invention, the tip is located the angle of inclination of the gas outlet surface at the lower edge of the liquid nozzle at.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin daß vom Flüssigkeitsstrahl ein größerer, über dem Entmischungspunkt einer Strahldüse mit konzentrischer Gas-Flüssigkeitsdüse liegender Gasmengenstrom erfaßt und zerteilt wird, ohne daß eine höhere Energiezufuhr zur Flüssigkeitspumpe nötig ist. Dieser Vorteil ergibt sich besonders bei einer waagrechten Einbaulage der Strahldüse.The advantage achieved by the invention is in particular that from the liquid jet a larger one, above the separation point of a jet nozzle with a concentric gas-liquid nozzle, the gas flow is detected and divided without a higher energy supply to the liquid pump is necessary. This This is particularly advantageous when the jet nozzle is installed in a horizontal position.

Die jeweils günstigste Neigung der Gasaustrittsfläche und der vorteilhafteste lichte Abstand der Gasaustrittsfläche von der Flüssigkeitsdüse hängen von der Größe der Strahldüse, von der Gestaltung des Einlaufquerschnittes des Impulsaustauschrohres mit einer Einlaufdüse, vom Verhältnis der Durchmesser von Flüssigkeitsdüse und Impulsaustauschrohr sowie von der Gestaltung des Austrittsdiffusors des Impulsaustauschrohres ab und müssen für die jeweilige Strahldüse empirisch bestimmt werden.The most favorable inclination of the gas outlet surface and the most advantageous clear distance between the gas outlet surface and the liquid nozzle depend on the size the jet nozzle, the design of the inlet cross-section of the momentum exchange tube with an inlet nozzle, on the ratio of the diameters of the liquid nozzle and the momentum exchange tube as well as on the design of the outlet diffuser of the momentum exchange tube and must be determined empirically for the respective jet nozzle.

Die Zeichnung zeigt die Aus führung sform einer erfindungsgemäß verwendeten Strahldüse.The drawing shows the imple mentation of one used according to the invention Jet nozzle.

Der Durchmesser der Flüssigkeitsdüse 1 beträgt 40 mm, der Durchmesser des zylindrischen Teils des Impulsaustauschrohres 2 beträgt 422 mm, die Länge des Impulsaustauschrohres 2 einschließlich Einlaufdüse 3, Zylinder 8 und Austri-ttsdiffusor 4 beträgt 2900 mm. Die Einlaufdüse 3 ist als gerader Konus mit einem Einlaufdurchmesser von 584 mm und einer Länge von 190 mm ausgeführt. Der Austrittsdiffu-J L sor 4 des Impulsaustauschrohres 2 ist 800 mm lang, sein Austrittsdurchmesser beträgt 510 mm. Die Mündung der Flüssigkeitsdüse 1 fluchtet mit der Eintrittsfläche der Einlaufdüse 3 des Impulsaustauschrohres 2. Die Gasdüse 5 ist als Rohr mit 44 mm Innendurchmesser ausgebildet. Die Neigung der Achse der Gasdüse 5 gegen die Achse 6 der Flüssigkeitsdüse 1 beträgt 200 C. Die Gasaustrittsfläche 7 ist um 50 gegen die Achse 6 der Flüssigkeitsdüse 1 geneigt.The diameter of the liquid nozzle 1 is 40 mm, the diameter of the cylindrical part of the momentum exchange tube 2 is 422 mm, the length of the Impulse exchange tube 2 including inlet nozzle 3, cylinder 8 and outlet diffuser 4 is 2900 mm. The inlet nozzle 3 is a straight cone with an inlet diameter of 584 mm and a length of 190 mm. The exit diffu-J L sor 4 of the momentum exchange tube 2 is 800 mm long, its exit diameter is 510 mm. The mouth of the liquid nozzle 1 is aligned with the entry surface of the Inlet nozzle 3 of the pulse exchange tube 2. The gas nozzle 5 is a 44 mm tube Inner diameter formed. The inclination of the axis of the gas nozzle 5 relative to the axis 6 of the liquid nozzle 1 is 200 C. The gas outlet surface 7 is opposite by 50 the axis 6 of the liquid nozzle 1 is inclined.

Mit dieser Strahldüse wurde in einem 2 m tiefen Wasserbecken ein Versuch zur Ermittlung des Entmischungspunktes durchgeführt. Die Strahldüse wurde waagrecht auf dem Boden des Wasserbeckens abgestellt und die Flüssigkeitsdüse an eine Tauchmotorpumpe angeschlossen. Die Förderhöhe der Pumpe betrug bei dem sich einstellenden Durchsatz 20 m WS.An experiment was carried out with this jet nozzle in a 2 m deep water basin carried out to determine the segregation point. The jet nozzle became horizontal placed on the bottom of the water basin and the liquid nozzle to a submersible motor pump connected. The delivery head of the pump was at the throughput that was established 20 m WS.

Der Gasdüse 5 wurde Druckluft aus einem vorhandenen Luftnetz zugeführt. Am Entmischungspunkt betrug der Luftdurchsatz 192 Normkubikmeter Luft/Stunde. Nach diesem Versuch wurden die Flüssigkeitsdüse 1 und die Gasdüse 5 entfernt und an ihrer Stelle eine konzentrische Gas-Flüssigkeitsdüse eingebaut. Der Durchmesser der Flüssigkeitsdüse betrug dabei ebenfalls 40 mm. An der Flüssigkeitspumpe stellten sich die gleiche Förderhöhe und der gleiche Durchsatz wie beim vorhergehenden Versuch ein. Die Gasringspaltdüse hatte einen Innendurchmesser von 44 mm, die lichte Spaltweite betrug 11 mm. Der Entmischungspunkt der Strahldüse stellte sich schon bei 144 Normkubikmeter Luft/ Stunde ein, was gegenüber dem Erfindungsgegenstand eine Minderleistung von ca. 25 % bedeutet. The gas nozzle 5 was supplied with compressed air from an existing air network. At the point of separation, the air throughput was 192 standard cubic meters of air / hour. To In this experiment, the liquid nozzle 1 and the gas nozzle 5 were removed and attached to their Place a concentric gas-liquid nozzle installed. The diameter of the liquid nozzle was also 40 mm. The same occurred at the liquid pump Head and the same throughput as in the previous experiment. The gas ring gap nozzle had an inside diameter of 44 mm, the clear gap width was 11 mm. Of the The separation point of the jet nozzle was already at 144 standard cubic meters of air / Hour, which compared to the subject of the invention is an underperformance of approx. 25 % means.

Zeichn. Sign.

~ xE Leerseite ~ xE blank page

Claims (2)

Patentansprüche 1. Verwendung einer Strahldüse, die aus einer Flüssigkeitsdüse (1), einer Gasdüse (5) und einem Impulsaustauschrohr (2) besteht, wobei die Mündung (7) der Gasdüse (5) unterhalb der horizontalen Achse (6) der Flüssigkeitsdüse (1) zwischen der Flüssigkeitsdüse (1) und dem Impulsaustauschrohr (2) so angeordnet ist, daß 0 die Gasaustrittsfläche (7) unter einem Winkel von 0° bis 600, vorzugsweise von 50 bis 200 gegen die gemeinsame horizontale Achse (6) der Flüssigkeitsdüse (1) und des Impulsaustauschrohres (2) geneigt ist und der lichte horizontale Abstand der Gasdüse (5) von der Flüssigkeitsdüse (1) 0 bis 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 Durchmesser der Flüssigkeitsdüse (1) beträgt, für den Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten.Claims 1. Use of a jet nozzle consisting of a liquid nozzle (1), a gas nozzle (5) and a momentum exchange tube (2), the mouth (7) of the gas nozzle (5) below the horizontal axis (6) of the liquid nozzle (1) so arranged between the liquid nozzle (1) and the momentum exchange tube (2) is that 0 the gas outlet surface (7) at an angle of 0 ° to 600, preferably from 50 to 200 against the common horizontal axis (6) of the liquid nozzle (1) and the momentum exchange tube (2) is inclined and the clear horizontal distance the gas nozzle (5) from the liquid nozzle (1) 0 to 8, preferably 0.5 to 3 diameter the liquid nozzle (1) is for the entry of gases into liquids. 2. Verwendung einer Strahldüse gemäß Anspruch 1, bei der die Spitze des Neigungswinkels der Gasaustrittsfläche (7) an der Unterkante der Flüssigkeitsdüse (1) anliegt.2. Use of a jet nozzle according to claim 1, wherein the tip the angle of inclination of the gas outlet surface (7) at the lower edge of the liquid nozzle (1) is present.
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