DK157432B - Apparat til begasning af vaesker eller suspensioner - Google Patents

Description

DK 157432 B

Opfindelsen angår et apparat til begasning af væsker eller suspensioner ved kemiske eller biologiske processer, f.eks. inden for fermenterings- eller spildevandsteknikken.

Foruden simple begasningssystemer, f.eks. etstofsyste-5 mer, kendes også anordninger, f.eks. tostofsystemer, såsom injektorer, ejektorer, stråleblandere, stråledyser osv. til begasning af væsker eller suspensioner, ved hvilke den kinetiske energi i en væskestråle benyttes til findeling af gassen. Ved disse systemer, jf. DE-A-2.634.496, føres væsken 10 via en drivstråledyse og gas via en tilsvarende tilførsel til et lukket blandingskammer. Blandingen finder altså sted i et "lukket system". Disse systemer har den ulempe, at deres effektivitet hurtigt aftager, når anordningen gøres større. Dispergeringen af gassen sker nemlig overvejende i 15 væskestrålens randzoner. Når volumenstrømmen gøres større, vokser randzonens areal ikke tilsvarende. En anden ulempe ved de kendte begasningssystemer er den utilstrækkelige indblanding af gasboblerne eller væske-boble-blandingen i den omgivende væske, hvorved sammensmeltningen af bobler 20 begunstiges.

Det er derfor opfindelsens formål at tilvejebringe et apparat, der i vidt omfang uafhængigt af sin størrelse muliggør en forbedret dispergering og fordeling af gasboblerne i væsker og suspensioner.

25 Dette formål opfyldes med et apparat uden blandings kammer omfattende en første ledeanordning, der er anordnet i ringe afstand over for åbningen af et drivstrålerør og via en gastilførsel støtter sig på en anden ledestråleanordning, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at der som første lede-30 anordning er anordnet en kegle og som anden ledeanordning en keglestub, hvor afstanden mellem ledeanordningerne er 3-50 mm, og diameteren af keglens basis er 1-10% større end keglestubbens lille diameter. I stedet for en kegle med lige sidelinie er også en kegle med konkav sidelinie mulig. Kegle-35 stubbens keglevinkel kan være 0-20*C større end keglens keglevinkel. Keglestubbens overflade kan munde asymptotisk

DK 157432 B

2 ud i keglestubbens basisflade, dvs. gradvis overgå i et skiveformet ringområde. Derved kan dette skiveformede ringområde, være et mangefold af keglestubbens grundflade. Rundt omkring keglestubben kan der være anordnet et ledeorgan, 5 hvis afstand til keglestubbens overflade aftager med tiltagende diameter.

Den flydende drivstråle oprives af ledeanordningerne i en skråt eller radialt bortstrømmende film, i hvis grænseflade der som følge af forskydningskræfterne dannes gas-10 bobler. Samtidig blandes boble-væske-blandingen ensartet i væsken eller suspensionen, der skal begasses.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, der skematisk viser et eksempel på udførelsen af det omhandlede apparat.

15 Apparatet til begasning består af et drivstrålerør 1, to ledeanordninger 2 og 3 og en gastilførsel 7. Driv-strålerøret 1 er anordnet således over ledeanordningen 2, f.eks. en kegle med en vinkel α på 5 til 89" eller en plan plade eller kombination af disse to, at drivstrålen af lede-20 anordningen 2 oprives mest mulig symmetrisk til en væskefilm, hvis areal indtil ledeanordningens (2) omridskant stadig bliver større. Afstanden e mellem drivstrålerøret 1 og ledeanordningen 2 kan være fra nul til 5 x d, fortrinsvis 2 x d, hvor d er diameteren af udløbsåbningen 12 i drivstrålerøret 25 1. Diameteren d af udløbsåbningen 12 vælges efter de væske mængder, der skal føres igennem. Diametre mellem 20 og 40 mm har vist sig anvendelige. Drivstrålerøret 1 er i forhold til ledeanordningen 2 fikseret ved hjælp af bøjler 4, der er anordnet på ledeanordningen 3. Ledeanordningen 2 er 30 anordnet på gastilførslen 7, der støtter sig på ledeanordningen 3. Ledeanordningen 3 er forsynet med en boring 8, der er forbundet med gastilførslen 7, f.eks. en cylindrisk ring med åbninger 9. 10 er en flange til tilslutning af en gasledning. Den anden ledeanordning 3 er dimensioneret såle-35 des, at der mellem dens overflade og væskefilmen, der kommer fra den første ledeanordning 2, kan dannes en ringspalte

DK 157432 B

3 med tykkelsen s, i hvilken gassen indføres via gastilførslen 7. Ringspaltens tykkelse fastlægges af gasmængden. Derved bør forholdet mellem spaltetykkelsen s og afstanden f på 3-50 mm mellem de to ledeanordninger 2 og 3 være 0,1 til 1.

5 Gashastigheden i ringspalten bør ikke være større end 50 m/sek. I væskegrænsefladen og på overfladen af den anden ledeanordning 3 sker der en intensiv gennemblanding af driv-strålevæske og gas og dermed en dannelse af bobler. Også ved den anden ledeanordning 3 bliver væskefilmens areal 10 stadig større. Desuden tilsuges der sekundær væske, der ligeledes blandes med gassen. Ved anvendelse af en keglestub som ledeanordning 3 har det vist sig at være fordelagtigt at lade overfladen 11 udmunde asymptotisk i et skiveformet ringområde 6. Via dette ringområde ledes væske-boble-blan-15 dingen vandret ind i væsken eller suspensionen, der skal begasses, hvorved der muliggøres en vidtgående ensartet begasning. Det kan være fordelagtigt at anordne et ledeorgan 5 omkring ledeanordningen 3, hvorved der i ikke-koalescerende systemer, f.eks. alkohol-vand-blandinger, ved samme energi-20 forbrug kan produceres bobler med mindre diameter end i koalescerende systemer (vand). Det er hensigtsmæssigt at formindske afstanden fra ledeorganet 5 til overfladen af ledeanordningen 3 med voksende diameter, hvorved forholdet mellem den største diameter D3 af ledeanordningen 3 og den 25 mindste afstand t fra ledeorganet 5 til overfladen af ledeanordningen 3 bør være 3 til 30. Forholdet mellem diameteren Di af det skiveformede ringområde 6 og diameteren d af driv-strålerørsåbningen 12 kan være 5 til 100, og forholdet mellem diameteren D2 af ledeanordningen 2 og d kan være 2 til 20.

30 Forholdet mellem højden h, der fås ud fra højden af ledeanordningen 2 og højden af gastilførslen 7, og højden H, der fås ud fra højden af ledeanordningen 3 og højden h, kan være fra 0,01 til l.

Hvis h/H = 1, består ledeanordningen 3 af en plan 35 plade. Hvis overfladen 11 går asymptotisk over i ringområdet 6, anvendes der beregningsmæssigt som diameter D3 diameteren a 4

DK 15 7 4 3 2 B

D3 af den samme keglestub uden asymptotisk overgang.

Apparatet er under brugen fuldstændig nedsænket i væske.

Claims (4)

1. Apparat til begasning af væsker eller suspensioner uden blandingskammer omfattende en første ledeanordning (2), der er anordnet i ringe afstand over for åbningen (12) 5 af et drivstrålerør (1) og via en gastilførsel (7) støtter sig på en anden ledeanordning (3), kendetegnet ved, at der som første ledeanordning er anordnet en kegle og som anden ledeanordning en keglestub, hvorved afstanden mellem ledeanordningerne er 3-50 mm, og diameteren af keglens io basis er 1-10% større end den lille diameter af keglestubben.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at keglevinklen β af keglestubben er 0-20°C større end keglevinklen α af keglen.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at keglestubbens overflade udmunder asymptotisk i et skiveformet ringområde (6).

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der rundt omkring keglestubben er anordnet et ledeorgan (5) , hvor afstanden mellem ledeorganet og keglestubbens 20 overflade aftager med tiltagende diameter.