RU156912U1 - Устройство для газонасыщения жидких сред - Google Patents

Устройство для газонасыщения жидких сред Download PDF

Info

Publication number
RU156912U1
RU156912U1 RU2015130258/05U RU2015130258U RU156912U1 RU 156912 U1 RU156912 U1 RU 156912U1 RU 2015130258/05 U RU2015130258/05 U RU 2015130258/05U RU 2015130258 U RU2015130258 U RU 2015130258U RU 156912 U1 RU156912 U1 RU 156912U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
homogenizer
funnel
liquid
gas
xenon
Prior art date
Application number
RU2015130258/05U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Юрьевич Верховский
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2015130258/05U priority Critical patent/RU156912U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU156912U1 publication Critical patent/RU156912U1/ru

Links

Images

Abstract

Устройство для газонасыщения жидких сред, содержащее реактор-смеситель, погружной гомогенизатор, перемешивающее устройство и узел подачи сатурирующего газа, отличающееся тем, что узел подачи газа оборудован воронкой, присоединяемой через уплотнитель к кольцу гомогенизатора, в стенке воронки выполнена перфорация в виде входных отверстий, равномерно расположенных в нижней, суженой части воронки, причем суммарная площадь входных отверстий воронки равна или больше площади выходных отверстий гомогенизатора.

Description

(51) МПК B01F3/04 (2006.01)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД
Полезная модель относится к устройствам введения ксенона в жидкости (вода, масло, эмульсии и др. жидкие среды) для усиления и/или создания новых полезных медико-биологических свойств. Устройство пригодно для газонасыщения жидкостей и другими газами, например, для растворения азота в маслах растительного происхождения с целью увеличения сроков хранения. Предлагаемая полезная модель используется для того, чтобы насыщать различные жидкие продукты и средства кислородом, азотом, ксеноном (или ксеноном в сочетании с другими газами) до желаемой степени насыщения. Растворимость ксенона в жидкости зависит от температуры, от давления, от наличия примесей, от мощности гомогенизатора.
Современные исследования свидетельствуют о высокой терапевтической эффективности ксенона (Применение ксенона в медицине. Суслов Н.И., Потапов В.Н., Шписман М.Н. и др., Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2009.-300 с.). В практике используется ингаляционный способ введения ксенона в организм человека, либо в чистом виде, либо в смеси с кислородом. Доказаны эффекты ксеноновых ингаляций: анальгетический, спазмолитический, кардиотонический, нейропротекторный, антистрессовый, антигипоксический, иммуностимулирующий, противовоспалительный, анаболический, нейрогуморальный, вазоплегический. Поэтому актуальны разработки других, альтернативных способов доставки ксенона в организм человека, например в составе жидких продуктов. Известно, что ксенон обладает дифильностью, т.е. способен растворяться и в маслах, и в водных растворах. Коэффициент объемной растворимости ксенона в масле - 1,7; в воде - 0,085 (Ксенон в анестезиологии. Буров Н.Е., Потапов В.Н., Макеев Г.Н. Москва, 2000.-356 с.).
Известно множество устройств, работающих на принципах диспергации газов в жидкостях при помощи аэраторов барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов. Применяются также диспергаторы роторного и роторно-кавитационного типов. Данные устройства используются, в частности, для оксигенации воды с целью их очистки. В таких устройствах обычно бывают большие потери газов при невысокой эффективности процесса.
Известны устройства для насыщения жидкостей газами при помощи пористых мембран в виде трубок, каналов. Газ поступает по каналам или трубкам в виде мелких пузырьков через пористые стенки камеры, где находится жидкость, которая насыщается этим газом и затем отводится в приемную емкость (RU 2178728).
Известен патент (RU 2452695), пригодный для аэрации жидкости, например, для насыщения водоемов кислородом. В устройстве используется по меньшей мере 2 проточные камеры, оснащенные напорным и выпускным патрубками для жидкости и патрубком для всасывания газа. Недостатком установки является малая эффективность процесса из-за слабой растворимости крупных пузырьков газа. Кроме того, для аэрации пригодны только жидкости с малой вязкостью.
Для увеличения эффективности введения газов в жидкости с широким диапазоном вязкости применяют различные перемешивающие устройства. Известен патент RU №2147295, в котором описано перемешивающее устройство для насыщения жидкости кислородом воздуха, снабженное на внешней и внутренней поверхности спиралевидными лопастями. В результате происходит увеличение площади контакта жидкой и газовой фаз для обеспечения лучшего распределения и растворения газа в жидкости.
Известна установка для введения ксенона в жидкие среды по патенту RU 123685, включающая реактор-смеситель, рамную мешалку и узел подачи ксенона. Для насыщения жидкости ксеноном используется и проточный, и погружной гомогенизатор. Узел подачи ксенона выполнен в виде трубки и размещен в непосредственной близости от входа жидкой среды в проточный гомогенизатор. Указанная выше установка, как наиболее близкая по технической сущности и результату к предлагаемой полезной модели, выбрана в качестве прототипа.
Достоинство проточного гомогенизатора в прототипе заключается в том, что поток жидкости и поданный газ проходят через гомогенизатор и хорошо перемешиваются. Недостаток заключается в том, что можно использовать только жидкости с низкой вязкостью, например молоко, соки, вода. Для прохождения через проточный гомогенизатор жидкостей со средней и высокой вязкостью требуется дополнительный насос для создания высокого давления в системе. Это усложняет конструкцию и приводит к нарушению свойств жидкости.
Погружной гомогенизатор применим для жидкостей с любой степенью вязкости, т.к. предусматривает обработку локальных объемов жидкости. Но это является и недостатком, т.к. при этом подводимый газ не полностью проходит через гомогенизатор. Перемешивающее устройство (рамная мешалка), которая расположена внутри реактора-смесителя, обеспечивает перемешивание только жидкости для ее поступления в рабочую зону гомогенизатора. Под действием погружного гомогенизатора, выбрасывающего жидкость через выходные отверстия, и лопастей рамной мешалки реализуется сложное движение потоков жидкости. Часть пузырьков подаваемого газа не участвует в процессе растворения, а выносится вверх, скапливается над жидкостью и безвозвратно теряется, что нежелательно, особенно для дорогих газов типа ксенона. Это приводит к потере эффективности процесса, требует намного больше времени для достижения требуемого газонасыщения.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции установки, уменьшение габаритов, интенсификация процесса газонасыщения и сокращение потерь растворяемого газа.
Задача решается тем, что в устройстве газонасыщения жидкости, содержащем реактор-смеситель, погружной гомогенизатор и перемешивающее устройство, например, рамную мешалку, узел подачи газа оборудован перфорированной воронкой с эффективным углом конусности, присоединяемой к кольцу гомогенизатора. К нижнему концу воронки крепится трубка для подачи газа. Диаметр воронки соответствует диаметру наружного кольца гомогенизатора, и при работе воронка через уплотнитель плотно примыкает к гомогенизатору. Таким образом, из воронки и наружного кольца гомогенизатора формируется единая полость с пониженным давлением, где всасываемая жидкость и подаваемый газ в полном объеме подаются в зону гомогенизации и эффективно перемешиваются между собой.
Заявленное техническое решение изменяет взаимодействие погружного гомогенизатора и подводящей газ трубки таким образом, что в зоне контакта газа и жидкости формируется рабочая зона по типу проточного гомогенизатора. Перфорация в стенке воронки выполнена в виде круглых или вытянутых входных отверстий, равномерно расположенных в нижней, суженой части воронки. Суммарная площадь входных отверстий воронки равна или больше площади входных отверстий гомогенизатора, чтобы обеспечить свободный подсос жидкости без создания значительного разрежения в воронке, которое может снизить эффективность работы гомогенизатора.
Схема устройства для газонасыщения жидких сред приведена на фиг.1. Цифрами обозначены: 1 - верхняя крышка реактора-смесителя; 2 - реактор-смеситель; 3 - погружной гомогенизатор; 4 - кольцо гомогенизатора; 5 - уплотнительное кольцо воронки; 6 - перфорированная воронка; 7 - рамная мешалка; 8 - входные отверстия воронки; 9 - трубка для подачи газа; 10 - выходные отверстия кольца гомогенизатора.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Заполняем жидкой средой реактор-смеситель (1), снабженный погружным гомогенизатором (2) с перфорированной воронкой (5). Необходимость в проточном гомогенизаторе отсутствует, что делает установку энергосберегающей и более компактной. Герметично закрываем верхнюю крышку (3). Включаем гомогенизатор и рамную мешалку (7). Начинается поступление жидкости внутрь воронки (5) через входные отверстия (8). Через 1 минуту начинаем подачу ксенона внутрь воронки через регулятор расхода и трубку (6). При этом наблюдается предварительное перемешивание всего подаваемого газа с жидкостью внутри воронки, что ускоряет процесс. Полученная смесь поступает в гомогенизатор, где происходит процесс измельчения пузырьков и эффективное растворение ксенона в жидкости. Через выходные отверстия (10) гомогенизатора выходит жидкость, насыщенная растворенным ксеноном. Рамная мешалка обеспечивает равномерное поступление всего объема жидкости в гомогенизатор, обеспечивая многократную обработку смеси для получения максимального газонасыщения жидкости ксеноном в данных условиях. При этом частично газированная жидкость втягивается в воронку, где получает новую порцию ксенона. Процесс прекращают при появлении на свободной поверхности жидкости пузырьков ксенона.
Работа устройства проверена на лабораторном устройстве емкостью 10 л, включающем погружной гомогенизатор Ultra-Turrax T50 с насадкой S50N и перфорированной воронкой диаметром 50 мм и углом 600 при вершине. При работе установки с ксеноном в тех же условиях, что в прототипе (18 0С, нормальное давление), но с дополнительным устройством подачи газа с помощью перфорированной воронки процесс газонасыщения более эффективен. Через 8,5 мин поверхность воды мутнеет от мелких пузырьков газа, что говорит об окончании процесса. Ротаметр зафиксировал средний расход газа 2,46 мл/сек. Достигнута растворимость ксенона в воде на уровне 125,6+5,02 мл/л, что на 10,2% больше, чем получена в прототипе, при этом непроизводительные потери ксенона практически отсутствуют.
Технический результат - ускорение процесса газонасыщения и уменьшение непроизводительных потерь сатурирующего газа.
Использованная литература:
1 Применение ксенона в медицине. Суслов Н.И., Потапов В.Н., Шписман М.Н. и др., Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2009.-300 с.
2 Ксенон в анестезиологии. Буров Н.Е., Потапов В.Н., Макеев Г.Н. Москва, 2000.-356 с.
3 Патент RU №2178728;
4 Патент RU №2452695;
5 Патент RU №2147295;
6 Патент RU №123685 U1 (прототип).

Claims (1)

  1. Устройство для газонасыщения жидких сред, содержащее реактор-смеситель, погружной гомогенизатор, перемешивающее устройство и узел подачи сатурирующего газа, отличающееся тем, что узел подачи газа оборудован воронкой, присоединяемой через уплотнитель к кольцу гомогенизатора, в стенке воронки выполнена перфорация в виде входных отверстий, равномерно расположенных в нижней, суженой части воронки, причем суммарная площадь входных отверстий воронки равна или больше площади выходных отверстий гомогенизатора.
    Figure 00000001
RU2015130258/05U 2015-07-22 2015-07-22 Устройство для газонасыщения жидких сред RU156912U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130258/05U RU156912U1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Устройство для газонасыщения жидких сред

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130258/05U RU156912U1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Устройство для газонасыщения жидких сред

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU156912U1 true RU156912U1 (ru) 2015-11-20

Family

ID=54598614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015130258/05U RU156912U1 (ru) 2015-07-22 2015-07-22 Устройство для газонасыщения жидких сред

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU156912U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU173112U1 (ru) * 2016-12-29 2017-08-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Компактное устройство для газонасыщения массажного масла ксеноном

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU173112U1 (ru) * 2016-12-29 2017-08-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Компактное устройство для газонасыщения массажного масла ксеноном

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101080708B1 (ko) 미세기포 발생장치
TW201709973A (zh) 氣體溶液的製備裝置及提高氣體在液體中溶存度的方法
JP2017121630A (ja) 気体溶解装置及び気体溶解方法
TWI268178B (en) Gas-liquid mixing device mainly includes a mixer and a cylindrical container, wherein the mixer essentially consists of a coaxial pseudo-venturi and a gas diffusion chamber
TWM560276U (zh) 微納米氣泡淋浴花灑
RU2010140578A (ru) Способ и аппарат для выдачи продукта
TWM483123U (zh) 氣體溶解於液體的生成裝置及流體噴頭
CN109046050B (zh) 一种气液混合器
CN108126490B (zh) 一种废气净化系统
JPH0737702Y2 (ja) 微細気泡発生装置
EP3385231A1 (en) Ozone water treatment system using low energy
FI96388B (fi) Menetelmä ja laitteisto kaasun liuottamiseksi
CN106430523B (zh) 有机废水生化出水臭氧深度处理装置及处理方法
RU156912U1 (ru) Устройство для газонасыщения жидких сред
US7802775B2 (en) Method and apparatus for mixing of two fluids
JP2016112477A (ja) マイクロバブル発生装置
JP3555557B2 (ja) 曝気装置
JP3190824U (ja) 気体溶解装置
JP2019048274A (ja) 酸素水の製造装置および酸素水の製造方法
US11628411B1 (en) System, method, and apparatus to oxygenate water
JP2013237035A (ja) 気体溶解器
KR101024323B1 (ko) 가스 용해반응장치
CN205953583U (zh) 一种新型气浮溶气罐
RU2576056C2 (ru) Массообменный аппарат
JP2000093772A (ja) マイクロガスバブル液体ガス混合溶解装置