NO339678B1 - Methods and Equipment for Mixing Fluids - Google Patents
Methods and Equipment for Mixing Fluids Download PDFInfo
- Publication number
- NO339678B1 NO339678B1 NO20060953A NO20060953A NO339678B1 NO 339678 B1 NO339678 B1 NO 339678B1 NO 20060953 A NO20060953 A NO 20060953A NO 20060953 A NO20060953 A NO 20060953A NO 339678 B1 NO339678 B1 NO 339678B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- liquid
- chamber
- gas
- inlet
- outlet
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 10
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
- A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
- A01K63/042—Introducing gases into the water, e.g. aerators, air pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
- B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
- B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
- B01F23/237612—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
- B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
- B01F23/23762—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
- B01F25/104—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components characterised by the arrangement of the discharge opening
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
- B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
- B01F2215/0413—Numerical information
- B01F2215/0436—Operational information
- B01F2215/0468—Numerical pressure values
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og utstyr for løsing av gass i en væske. Særlig vedrører oppfinnelsen løsingen av en gass i ferskvann og/eller saltvann, hvilken gass eksempelvis kan være oksygen eller karbondioksid. The present invention relates to a method and equipment for dissolving gas in a liquid. In particular, the invention relates to the solution of a gas in fresh water and/or salt water, which gas can for example be oxygen or carbon dioxide.
Slike metoder og apparater er kjent fra dokumentene JP-A-2002059186 og EP1112773. Such methods and devices are known from the documents JP-A-2002059186 and EP1112773.
Foreliggende oppfinnelse kan benyttes for oksygenanriking av vann og kan derfor benyttes i forbindelse med oppdrettsanlegg for fisk eller andre skapninger som lever i vann. The present invention can be used for oxygen enrichment of water and can therefore be used in connection with breeding facilities for fish or other creatures that live in water.
US patent 4 834 343 beskriver en fremgangsmåte for tilveiebringelse av kontakt mellom en gass og en væske. Gassen og væsken blandes i et rør før blandingen går til toppen av et virvelkammer og tangentielt inn i dette. I virvelkammeret utsettes blandingen for en rotasjonsbevegelse om en vertikal akse samtidig som det dannes en annen roterende strøm langs den samme aksen. Strømmens nedadrettede komponent forsterkes ved at det er mulig å innføre væsken aksialt ved toppen av kammeret. I forbindelse med de strømmer som derved oppstår, dannes det skjærkrefter og turbulent strøm. Hensikten med dette er å medføre at størrelsen til gassboblene i blandingen brytes ned. For å oppnå tilfredsstillende resultater må væske tilføres kammeret aksialt. Hvis ikke vil boblene kunne bli transportert inn mot et sentralt område i virvelen på en slik måte at det sentralt i virvelen dannes et inaktivt område, med tilhørende lav masseoverføring. US patent 4,834,343 describes a method for providing contact between a gas and a liquid. The gas and liquid are mixed in a tube before the mixture goes to the top of a vortex chamber and tangentially into it. In the vortex chamber, the mixture is subjected to a rotational movement about a vertical axis, while another rotating current is formed along the same axis. The downward component of the flow is enhanced by the fact that it is possible to introduce the liquid axially at the top of the chamber. In connection with the currents that arise, shear forces and turbulent currents are formed. The purpose of this is to cause the size of the gas bubbles in the mixture to break down. To achieve satisfactory results, liquid must be supplied axially to the chamber. If not, the bubbles will be able to be transported towards a central area in the vortex in such a way that an inactive area is formed in the center of the vortex, with associated low mass transfer.
Andre ulemper med de tidligere kjente forslag for løsning av en gass i en væske, baserer seg på endringer i retningen og tverrsnittsovergangen til den strømmende væske, hvilket vil gi trykktap, og at bruk av ekstra pumper eller forsterkere for opprettholdelse av den ønskede trykk/volum-strøm, i sin tur vil gi økede kostnader. Other disadvantages of the previously known proposals for dissolving a gas in a liquid are based on changes in the direction and cross-sectional transition of the flowing liquid, which will cause pressure loss, and that the use of additional pumps or amplifiers to maintain the desired pressure/volume - electricity, in turn will result in increased costs.
En anordning og en fremgangsmåte for løsning av gass i en væske hvor det skjer en endring av strømningsretningen, er beskrevet i den internasjonale patentsøknad WO 8101700. Anordningen har et innløpsrør for væske som kommuniserer med toppen av et vertikalt, i hovedsaken sylindrisk kammer som har forbindelse med et horisontalt, sylindrisk hovedkammer. Gass og væske tilføres det vertikale kammer, hvor blandingen skjer. I hovedkammeret er det ingen rotasjon, bare en lineær strømning. Uløst gass oppsamles i et kammer for resirkulering. Bruk av en venturidyse i innløpet gjør det nødvendig å benytte en pumpe i forbindelse med anordningen. A device and a method for dissolving gas in a liquid where a change in flow direction occurs is described in the international patent application WO 8101700. The device has an inlet pipe for liquid which communicates with the top of a vertical, essentially cylindrical chamber which has a connection with a horizontal, cylindrical main chamber. Gas and liquid are supplied to the vertical chamber, where the mixing takes place. In the main chamber there is no rotation, only a linear flow. Undissolved gas is collected in a chamber for recirculation. Using a venturi nozzle in the inlet makes it necessary to use a pump in connection with the device.
US 6 382 601 beskriver en finboble-virvelgenerator med konisk eller flaskelignende form, hvor vann og gass tilsettes separat. Vannet føres inn tangentielt og under trykk. Det er nødvendig med en pumpe. Langs den sentrale akse dannes det en virvel, og mikrobobler dannes ved utløpet. Det er nødvendig å benytte et så høyt trykk at boblene ikke koaleserer. Innsnevringen av anordningen fører til et stort trykktap, som gjør det nødvendig å benytte et meget høyt vanntrykk. Hele anordningen eller i det minste anordningens utløp, må være neddykket i væsken. US 6 382 601 describes a fine bubble vortex generator with a conical or bottle-like shape, where water and gas are added separately. The water is introduced tangentially and under pressure. A pump is required. A vortex is formed along the central axis, and microbubbles are formed at the outlet. It is necessary to use such a high pressure that the bubbles do not coalesce. The narrowing of the device leads to a large pressure loss, which makes it necessary to use a very high water pressure. The entire device, or at least the outlet of the device, must be immersed in the liquid.
Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel og robust fremgangsmåte og et enkelt og robust utstyr for løsing av gass i en væske. Nok en hensikt er å kunne benytte en lavtrykk-vannkilde uten behov for en pumpe. The purpose of the invention is to provide a simple and robust method and a simple and robust equipment for dissolving gas in a liquid. Another purpose is to be able to use a low-pressure water source without the need for a pump.
Disse og andre hensikter med oppfinnelsen kan oppnås med fremgangsmåten ifølge krav 1 og utstyret ifølge krav 6. Ytterligere utførelsesformer er beskrevet i underkravene. These and other purposes of the invention can be achieved with the method according to claim 1 and the equipment according to claim 6. Further embodiments are described in the subclaims.
Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte og utstyr for løsing av en gass eller en gassblanding i en væske, hvor væsken innføres tangentielt i et kammer og derved danner en virvel som roterer om en i hovedsaken horisontal akse. Kammeret er i hovedsaken sylindrisk og er slik utformet at det unngås vesentlige trykktap i kammeret. Kammerets innløp og utløp må ha en dimensjon som medfører at det ikke der oppstår vesentlige trykktap. Gassen innføres i væsken før væsken innføres i kammeret. Det foretrekkes at virvelbevegelsen er slik at blandingen har en skruelinjeformet bevegelse. Væskeinnløpet kan være i hovedsaken horisontalt. Væsken med løst gass blir tilført en tank via rør og dyser som er neddykket i fluidet i tanken, hvor trykket avlastes. Gassen er fortrinnsvis oksygen eller karbondioksid, og væsken er fortrinnsvis ferskvann og/eller saltvann. The invention thus relates to a method and equipment for dissolving a gas or a gas mixture in a liquid, where the liquid is introduced tangentially into a chamber and thereby forms a vortex which rotates about a mainly horizontal axis. The chamber is essentially cylindrical and is designed in such a way that significant pressure losses in the chamber are avoided. The inlet and outlet of the chamber must have a dimension which means that there are no significant pressure losses. The gas is introduced into the liquid before the liquid is introduced into the chamber. It is preferred that the swirl movement is such that the mixture has a helical movement. The liquid inlet can be mainly horizontal. The liquid with dissolved gas is supplied to a tank via pipes and nozzles which are immersed in the fluid in the tank, where the pressure is relieved. The gas is preferably oxygen or carbon dioxide, and the liquid is preferably fresh water and/or salt water.
Anordningen er horisontal og mikroboblene genereres i innløpet og i den første delen av den sylindriske anordning. Resten av rommet er bare for transport. Det benyttes vann med lavt trykk og trykket holdes i hele anordningen. The device is horizontal and the microbubbles are generated in the inlet and in the first part of the cylindrical device. The rest of the room is just for transportation. Low-pressure water is used and the pressure is maintained throughout the device.
Foreliggende oppfinnelse representerer en enkel og robust fremgangsmåte og et enkelt og robust utstyr for løsing av gass i en væske. I samsvar med foreliggende oppfinnelse kan det oppnås tilfredsstillende resultater med hensyn til løsingen av gass i en væske, med samtidig minimalt energiforbruk. Dessuten er foreliggende oppfinnelse enkel å realisere og krever bare et minimum av forbindelser og ekstra utstyr for å sikre en stabil og effektiv løsing av gass i væske. The present invention represents a simple and robust method and a simple and robust equipment for dissolving gas in a liquid. In accordance with the present invention, satisfactory results can be achieved with regard to the solution of gas in a liquid, with minimal energy consumption at the same time. Moreover, the present invention is easy to realize and requires only a minimum of connections and additional equipment to ensure a stable and efficient solution of gas in liquid.
Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen hvor The invention shall be explained in more detail with reference to the drawing where
Fig. IA viser et snitt gjennom utstyret ved innløpsenden, Fig. IA shows a section through the equipment at the inlet end,
Fig. IB viser et sideriss av utstyret, Fig. IB shows a side view of the equipment,
Fig. 1C viser et toppriss av utstyret, og Fig. 1C shows a top view of the equipment, and
Fig. 2 viser utstyret forbundet med en oppdrettstank ved hjelp av en vannledning og strålerør. Fig. IA viser et snitt gjennom innløpsenden til utstyret 1 ifølge oppfinnelsen. Som vist i denne figuren har kammeret et i hovedsaken sirkulært tverrsnitt, slik at kammerets indre overflate i hovedsaken vil være sylindrisk. Det er anordnet et væskeinnløp 2 som har forbindelse med et forlenget kammer 6. Kammeret er anordnet med en i hovedsaken horisontal akse. I forbindelse med væskeinnløpet er det anordnet et gassinnløp 3. Dette er også i hovedsaken horisontalt. Oppstrøms for disse innløp for gass og væske kan det være anordnet midler for kontroll/regulering av mengden/trykket til de innstrømmende fluider (ikke vist). Alternativt kan gassen innføres direkte i kammeret uten på forhånd å blandes med væsken, eller gassen kan innføres delvis direkte i kammeret og delvis i væskestrømmen før kammeret. Fig. 2 shows the equipment connected to a breeding tank by means of a water line and jet pipe. Fig. IA shows a section through the inlet end of the equipment 1 according to the invention. As shown in this figure, the chamber has a mainly circular cross-section, so that the inner surface of the chamber will be mainly cylindrical. A liquid inlet 2 is arranged which has a connection with an extended chamber 6. The chamber is arranged with a mainly horizontal axis. In connection with the liquid inlet, a gas inlet 3 is arranged. This is also mainly horizontal. Upstream of these inlets for gas and liquid, there can be arranged means for controlling/regulating the quantity/pressure of the inflowing fluids (not shown). Alternatively, the gas can be introduced directly into the chamber without first being mixed with the liquid, or the gas can be introduced partly directly into the chamber and partly into the liquid flow before the chamber.
Kammeret 6 kan være montert i en ramme 5 (vist i fig. IB og C) hvilken ramme består av plater, profiler eller andre egnede konstruksjonsmaterialer som sikrer en stabil montering. Som nevnt er kammeret 6 et forlenget legeme med et i forhold til legemet tangentielt anordnet innløp 2. The chamber 6 can be mounted in a frame 5 (shown in fig. IB and C), which frame consists of plates, profiles or other suitable construction materials which ensure a stable mounting. As mentioned, the chamber 6 is an elongated body with an inlet 2 arranged tangentially to the body.
Ved kammerets 6 nedstrømsende er det et utløp 4, se fig. 1 A-C. Som vist i disse figurer går utløpet oppover og er tangentielt eller sentrert i forhold til kammeret 6. At the downstream end of the chamber 6, there is an outlet 4, see fig. 1 A-C. As shown in these figures, the outlet goes upwards and is tangential or centered in relation to the chamber 6.
I fig. 2 er utstyret vist forbundet med en oppdrettstank ved hjelp av en vannledning 7 og strålerør 8. Det benyttes vanlig lokalt vann med lavt trykk. Det behandlede vann tilføres tanken 9 via én eller flere dyser 11. Som vist i fig. 2 er utstyret plassert utenfor oppdrettstanken, hvilket betyr innsparing av verdifull plass i tanken og lettere vedlikehold. All vanntilførsel til oppdrettstanken går gjennom utstyret for løsing av gass i vannet. Så vel innløpsrør som utløpsrør bør være dimensjonert slik at det der unngås vesentlige trykktap. In fig. 2, the equipment is shown connected to a breeding tank by means of a water pipe 7 and jet pipe 8. Normal local water with low pressure is used. The treated water is supplied to the tank 9 via one or more nozzles 11. As shown in fig. 2, the equipment is located outside the breeding tank, which means saving valuable space in the tank and easier maintenance. All water supply to the breeding tank goes through the equipment for dissolving gas in the water. Both inlet and outlet pipes should be dimensioned so that significant pressure losses are avoided.
Foreliggende oppfinnelse baserer seg på det prinsipp at det innstrømmende fluid eller den innstrømmende fluidblanding (gass og væske) tilveiebringer en virvelbevegelse i kammeret 6. Virvelbevegelsen oppstår og understøttes innenfor et relativt bredt område av strømningsparametere som relaterer seg til det innstrømmende fluid. Under visse betingelser vedrørende kammerets tverrsnitt og innløpets tverrsnitt, vil volumstrømmen av det innstrømmende fluid generelt bestemme den strømning som oppstår i kammeret. The present invention is based on the principle that the inflowing fluid or the inflowing fluid mixture (gas and liquid) provides a swirling movement in the chamber 6. The swirling movement occurs and is supported within a relatively wide range of flow parameters that relate to the inflowing fluid. Under certain conditions regarding the cross-section of the chamber and the cross-section of the inlet, the volume flow of the inflowing fluid will generally determine the flow that occurs in the chamber.
Forsøk har vist at en viktig parameter er dimensjoneringen av innløpsrøret. Innløpsenergien tilveiebringer en kontinuerlig turbulent sone som består av en sylinder som utfyller hele hovedrøret i den første tredjedelen av lengden og en avtagende konus i den neste tredjedel, slik det er antydet i tegningsfigurene. Her foregår det en rotasjon med høyere hastighet enn i resten av vannet, og den motstand som oppstår skyldes delvis den innførte gass og delvis friksjon mot resten av vannet. Experiments have shown that an important parameter is the dimensioning of the inlet pipe. The inlet energy provides a continuous turbulent zone consisting of a cylinder filling the entire main tube for the first third of its length and a tapering cone for the next third, as indicated in the drawings. Here, a rotation takes place at a higher speed than in the rest of the water, and the resistance that arises is partly due to the introduced gas and partly to friction against the rest of the water.
I den turbulente sone virker mange krefter og mekanismer. Gassen løses her og det dannes mikrobobler. I den siste tredjedelen vil vannet rotere med "normal" hastighet i forhold til diameteren og den gjennomstrømmende vannmengde. Hastigheten er så lav at det ikke dannes noen sentral gassylinder. Denne siste tredjedel er derfor en transportsone mot utløpet. Utløpet i sin tur er et kompromiss mellom trykktap og en fornuftig strømningshastighet for bibeholdelse av mikrobølgene frem til tanken. Løsningsutstyret egner seg for bruk under lave trykk, så som 0,3-1 bar. Many forces and mechanisms are at work in the turbulent zone. The gas is dissolved here and microbubbles are formed. In the last third, the water will rotate at "normal" speed in relation to the diameter and the amount of water flowing through. The speed is so low that no central gas cylinder is formed. This last third is therefore a transport zone towards the outlet. The outlet, in turn, is a compromise between pressure loss and a reasonable flow rate to retain the microwaves up to the tank. The solution equipment is suitable for use under low pressures, such as 0.3-1 bar.
Forsøk har vist at dersom volumstrømmen er for lav, vil fluidet strømme inn i kammeret uten at det tilveiebringes en dominerende virvelbevegelse. Økes volumstrømmen, så vil fluidet i kammeret gradvis begynne å rotere og etter hvert gå over i en virvelbevegelse. Økes volumstrømmen ytterligere, vil virvelen rotere raskere og raskere, helt til det er dannet et gassvolum sentralt og koaksialt i kammeret. I prøvene var volumstrømmen ut fra kammeret lik den inngående volumstrøm. Som følge herav ble fluidet delvis transportert med en sirkulerende bevegelse om kammerets lengdeakse og delvis nedstrøms langs denne aksen. Fluidet blir derfor i hovedsaken transportert i en skruelinjeform. Fluidets oppholdstid i kammeret bestemmes av den til enhver tid foreliggende inngående og utgående volumstrøm, og av kammerets dimensjoner, så som diameter og lengde. Experiments have shown that if the volume flow is too low, the fluid will flow into the chamber without a dominant vortex movement being provided. If the volume flow is increased, the fluid in the chamber will gradually start to rotate and eventually turn into a swirling movement. If the volume flow is increased further, the vortex will rotate faster and faster, until a gas volume is formed centrally and coaxially in the chamber. In the samples, the volume flow out of the chamber was equal to the incoming volume flow. As a result, the fluid was partly transported with a circulating movement around the longitudinal axis of the chamber and partly downstream along this axis. The fluid is therefore mainly transported in a helical shape. The residence time of the fluid in the chamber is determined by the incoming and outgoing volume flow present at any time, and by the chamber's dimensions, such as diameter and length.
Det er påvist at, med tilpassing av volumstrømmen, kammerdimensjonene og innløps-Aitløpsdimensjonene, vil det være mulig å oppnå meget tilfredsstillende løsing av gass i væske med begrenset trykktap. Blant annet har forsøk vært gjennomført med løsing av oksygen i vann med et visst saltinnhold. Resultatene viser at det kan oppnås en god oksygenløsing med lavt energiforbruk. It has been proven that, with adaptation of the volume flow, the chamber dimensions and the inlet Aitløb dimensions, it will be possible to achieve very satisfactory dissolution of gas in liquid with limited pressure loss. Among other things, experiments have been carried out with the dissolution of oxygen in water with a certain salt content. The results show that a good oxygen solution can be achieved with low energy consumption.
Særlig har det vist seg mulig å oppnå tilfredsstillende løsing ved å tilveiebringe en virvel som går i hovedsaken fra innløpsenden mot utløpsenden. Videre har det vist seg at denne virvel opprettholdes innenfor et relativt bredt område av strømningsbestemmende parametere og at en sentral, koaksial gasslomme kan unngås helt eller delvis. In particular, it has been shown to be possible to achieve a satisfactory solution by providing a vortex which goes mainly from the inlet end towards the outlet end. Furthermore, it has been shown that this vortex is maintained within a relatively wide range of flow-determining parameters and that a central, coaxial gas pocket can be avoided in whole or in part.
Diameterne i innløpsrør, kammer, utløpsrør, strålerør og dyser, bør være slik at det unngås koalesens og for store trykktap. I dysene må strømmen være så kraftig at trykket avspennes og at eventuelle store bobler brytes ned til mikrobobler. I dyseutløpene må det opprettholdes en minstehastighet, slik at mikroboblene fordeles 1-2 meter horisontalt. The diameters of inlet pipes, chambers, outlet pipes, jet pipes and nozzles should be such that coalescence and excessive pressure losses are avoided. In the nozzles, the current must be so strong that the pressure is relieved and that any large bubbles break down into microbubbles. In the nozzle outlets, a minimum speed must be maintained, so that the microbubbles are distributed 1-2 meters horizontally.
I kammerets innløp må strømningsmengden være stor nok til å kunne tilveiebringe den nødvendige rotasjon, men ikke så stor at det oppstår trykktap og gass/fluid-separasjon. I kammeret må den totale strømningsmengden være liten nok til å sikre den nødvendige oppholdstid, men ikke så liten at gassen separeres ut ved toppen av kammeret. In the chamber's inlet, the flow rate must be large enough to be able to provide the necessary rotation, but not so large that pressure loss and gas/fluid separation occur. In the chamber, the total flow rate must be small enough to ensure the necessary residence time, but not so small that the gas is separated out at the top of the chamber.
Typiske strømningsmengder er som følger: Typical flow rates are as follows:
Kammerinnløp: 2-3 m/s Chamber inlet: 2-3 m/s
Kammer: ca. 0,2 m/s i den horisontale retning Chamber: approx. 0.2 m/s in the horizontal direction
Utløpsrør og strålerør: 2-2,5 m/s Outlet pipe and jet pipe: 2-2.5 m/s
I dysen: 4-10 m/s (ved 0,3-1 bar) In the nozzle: 4-10 m/s (at 0.3-1 bar)
Dyseutløp: 1-1,5 m/s Nozzle outlet: 1-1.5 m/s
De fysiske fenomener som oppstår i forbindelse med løsningen av gass i væske i samsvar med oppfinnelsen, antas å være resultatet av det faktum at gassen som innføres med væsken i kammeret i form av bobler, primært, som følge av oppdriften i væsken, vil bevege seg opp mot kammerets sylindriske overflate 11 så godt som med én gang etter at den er gått inn i kammeret. Fordi strømmen avbøyes kontinuerlig som følge av krumningen til den innvendige overflate 11, vil det i fluidet oppstå skjær- og kompresjonskrefter, hvilket bevirker at væsken komprimerer gassboblene og deler dem opp i enda mindre bobler, hvorved det tilveiebringes et større kontaktareal mellom gassen og væsken. The physical phenomena that occur in connection with the solution of gas in liquid in accordance with the invention are believed to be the result of the fact that the gas that is introduced with the liquid into the chamber in the form of bubbles, primarily as a result of buoyancy in the liquid, will move up against the chamber's cylindrical surface 11 almost immediately after it has entered the chamber. Because the flow is continuously deflected as a result of the curvature of the internal surface 11, shear and compression forces will arise in the fluid, which causes the liquid to compress the gas bubbles and divide them into even smaller bubbles, thereby providing a larger contact area between the gas and the liquid.
En annen virkning er at, i grenseflaten mellom den innvendige overflate 11 og fluidet, vil de der forefinnende bobler ha en side som vender mot den stasjonære overflate 11 og én side mot det strømmende fluid. Dette medfører dannelsen av skjærkrefter som vil rive boblene opp i mindre bobler. Dette svarer til den etablerte teori innenfor fluidmekanikken: i grensesjiktet mellom en strøm og en stasjonær føringsflate vil det som følge av ulike hastighetsvektorer i dette laget danne seg skjærkrefter. Another effect is that, in the interface between the internal surface 11 and the fluid, the bubbles present there will have one side facing the stationary surface 11 and one side facing the flowing fluid. This results in the formation of shear forces that will tear the bubbles up into smaller bubbles. This corresponds to the established theory within fluid mechanics: in the boundary layer between a flow and a stationary guide surface, shear forces will form as a result of different velocity vectors in this layer.
Bobler som ikke med én gang løses i væsken vil, i den skruelinjeformede bane, ha en tendens til å gå vertikalt opp fordi gassboblene har større oppdrift enn den omgivende væske. Dette medfører at uløste gassbobler løftes opp mot den øvre halvdel av den innvendige overflaten 11 og inn mot grenseflaten eller grenselaget mellom det strømmende fluid og den stasjonære overflaten 11. Som beskrevet foran vil bobler som oppstår der bli revet/knust til mindre bobler som følge av samvirket mellom det strømmende fluid og overflaten. Bubbles that are not immediately dissolved in the liquid will, in the helical path, tend to rise vertically because the gas bubbles have greater buoyancy than the surrounding liquid. This results in unresolved gas bubbles being lifted up towards the upper half of the internal surface 11 and towards the interface or boundary layer between the flowing fluid and the stationary surface 11. As described above, bubbles that occur there will be torn/crushed into smaller bubbles as a result of interaction between the flowing fluid and the surface.
Basert på de ovenfor nevnte prinsipper kan overflaten 11 hensiktsmessig utformes med en ruhet eller mindre avvik i forhold til en glatt overflate, for derved å forsteke dens affinitet til boblene og oppnå en ytterligere bedring av omdannelsen av større bobler til mindre bobler. Based on the above-mentioned principles, the surface 11 can be suitably designed with a roughness or minor deviation in relation to a smooth surface, in order to thereby strengthen its affinity to the bubbles and achieve a further improvement in the conversion of larger bubbles to smaller bubbles.
Foreliggende oppfinnelse har vist seg særlig godt egnet for løsing av oksygen i saltvann og har derfor en vesentlig anvendelse i forbindelse med oppdrettsanlegg med skapninger som trives i saltvann, så som saltvannsfisk. Foreliggende oppfinnelse er særlig godt egnet for landbaserte oppdrettsanlegg med tanker inneholdende saltvannsfisk. The present invention has proven to be particularly suitable for dissolving oxygen in salt water and therefore has a significant application in connection with breeding facilities with creatures that thrive in salt water, such as salt water fish. The present invention is particularly well suited for land-based breeding facilities with tanks containing saltwater fish.
Løsingsutstyret egner seg særlig godt for blanding av oksygen med saltvann under lavt trykk, men virker også for innblanding av karbondioksid i ferskvann (fordi CO2er meget lettere å løse i vann enn oksygen). The solution equipment is particularly suitable for mixing oxygen with salt water under low pressure, but also works for mixing carbon dioxide into fresh water (because CO2 is much easier to dissolve in water than oxygen).
Løsingsutstyret kan sies å være en kombinasjon av løsingsutstyr og en mikroboblegenerator. Utstyret utnytter det faktum at det er relativt lett å danne mikrobobler eller flytende bobler av oksygen i saltvann (det foreligger en modifisert overflatespenning som følge av saltet). Til forskjell fra "normale" bobler, vil disse boblene følge vannstrømmen uten å stige opp eller å blande seg så sant bare hastigheten og transportlengden innreguleres riktig. The solution equipment can be said to be a combination of solution equipment and a microbubble generator. The equipment makes use of the fact that it is relatively easy to form microbubbles or liquid bubbles of oxygen in salt water (there is a modified surface tension as a result of the salt). Unlike "normal" bubbles, these bubbles will follow the flow of water without rising or mixing as long as the speed and transport length are adjusted correctly.
Mengden av gass som utgjør mikrobobler, varierer fra 5 % under lave belastninger og ca. 30 % ved full oksygentilførsel. Disse mikrobølger transporteres opp i oppdrettstanken med en tilpasset stråleledning og vil løse seg i det undermettede vann i tanken. The amount of gas that makes up microbubbles varies from 5% under low loads and approx. 30% with full oxygen supply. These microwaves are transported up into the breeding tank with a suitable radiation line and will dissolve in the undersaturated water in the tank.
Det vil være et visst tap (mot overflaten) i denne prosessen, og det medfører den gunstige virkningen at uønskede gasser så som nitrogen og karbondioksid strippes ut. Naturligvis reduseres derved også oksygenvirkningsgraden. There will be a certain loss (toward the surface) in this process, and this has the beneficial effect of stripping out unwanted gases such as nitrogen and carbon dioxide. Naturally, this also reduces the oxygen efficiency.
Eksperimenter har vist at den totale oksygenutnyttelse ifølge oppfinnelsen er 80-95 % (avhengig av dybden og vannrotasjonshastigheten i oppdrettstanken). Experiments have shown that the total oxygen utilization according to the invention is 80-95% (depending on the depth and water rotation speed in the breeding tank).
Tabell 1 viser resultater fra forsøk gjennomført med saltvann og oksygen i en oppdrettstank. Table 1 shows results from experiments carried out with salt water and oxygen in a breeding tank.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20060953A NO339678B1 (en) | 2003-07-25 | 2006-02-27 | Methods and Equipment for Mixing Fluids |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20033348A NO20033348L (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method and Equipment for Mixing Fluids |
| PCT/NO2004/000228 WO2005009598A1 (en) | 2003-07-25 | 2004-07-23 | A method and equipment for mixing fluids |
| NO20060953A NO339678B1 (en) | 2003-07-25 | 2006-02-27 | Methods and Equipment for Mixing Fluids |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20060953L NO20060953L (en) | 2006-02-27 |
| NO339678B1 true NO339678B1 (en) | 2017-01-23 |
Family
ID=36228829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20060953A NO339678B1 (en) | 2003-07-25 | 2006-02-27 | Methods and Equipment for Mixing Fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO339678B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20200735A1 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | Redox As | Device for addition of a liquid to water |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1112773A1 (en) * | 1999-05-15 | 2001-07-04 | Hirofumi Ohnari | Swing type fine air bubble generating device |
| JP2002059186A (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-26 | Ryosaku Fujisato | Water-jet type fine bubble generator |
-
2006
- 2006-02-27 NO NO20060953A patent/NO339678B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1112773A1 (en) * | 1999-05-15 | 2001-07-04 | Hirofumi Ohnari | Swing type fine air bubble generating device |
| JP2002059186A (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-26 | Ryosaku Fujisato | Water-jet type fine bubble generator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20200735A1 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | Redox As | Device for addition of a liquid to water |
| NO346229B1 (en) * | 2020-06-23 | 2022-05-02 | Redox As | Device for addition of a liquid to water |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20060953L (en) | 2006-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2005075365A1 (en) | Gas-liquid dissolution apparatus | |
| US8298418B2 (en) | Method and installation for bringing ozone into contact with a flow of liquid, in particular a flow of drinking water or wastewater | |
| AU775215B2 (en) | Dissolution of gas | |
| FI96388C (en) | Method and apparatus for dissolving the gas | |
| NO335003B1 (en) | Method and apparatus for increasing efficiency and efficiency in establishing multiple interface layers | |
| NO159014B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR WATER TREATMENT. | |
| NO339678B1 (en) | Methods and Equipment for Mixing Fluids | |
| US7703752B2 (en) | Method and equipment for mixing fluids | |
| CN101781030B (en) | Aeration nozzle for sewage treatment | |
| CN113816457B (en) | Integrated treatment process system for acidic produced water in oil field | |
| WO2021219345A1 (en) | System and method for supplying gas bubbles into fluid | |
| AU2017268702B2 (en) | Method for the de-aeration of froths and foams | |
| KR101977655B1 (en) | oxygen dissolving equipments for fish room comprising a dissolving part for generating vortex | |
| KR101977656B1 (en) | oxygen dissolving equipments for fish room comprising an ultrasonic dissolving part | |
| US7121534B2 (en) | Method and apparatus for gasifying a liquid | |
| RU199941U1 (en) | Ejector aerator | |
| CN216987124U (en) | Bubbling type efficient dissolving tank | |
| US20230149863A1 (en) | Submersible system for production of a stabilized gas flux | |
| DK170824B1 (en) | Process and appliance for continuously culturing micro- organisms in association with a high rate of use of gaseous substrates | |
| CN203729142U (en) | Novel papermaking white water tower | |
| JP2004243173A (en) | Bubble generating apparatus, liquid pumping apparatus, stirring apparatus and method for generating bubble | |
| KR840002175Y1 (en) | Apparatus for introducing gas into solution | |
| NO139603B (en) | PROCEDURES FOR THE PREPARATION OF 5-FLUORO-2-METHYL-1- (P-METHYLSULFINYLBENZYLIDENE) -INDENYL-3-ACETIC ACID | |
| CA2854377A1 (en) | Method and apparatus for generating micro bubbles in a fluid flow | |
| NO314342B1 (en) | Process and apparatus for absorbing and converting CO2 and other gas molecules into carbonates or other inorganic compounds through reactions with minerals in water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: YARA INTERNATIONAL ASA, NO |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |