RU157201U1

RU157201U1 - Устройство для приготовления диспергированной водовоздушной смеси

Info

Publication number: RU157201U1
Application number: RU2015111413/05U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Андреев; Алексей Александрович Петрунин; Павел Аркадьевич Полубояринов
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2015-11-27

Abstract

Устройство для приготовления диспергированной водовоздушной смеси, содержащее камеру входа с тангенциально присоединенным к ней патрубком подвода исходной водовоздушной смеси, вихревую камеру и камеру выхода с тангенциально присоединенным к ней патрубком отвода диспергированной водовоздушной смеси, отличающееся тем, что дополнительно по оси вихревой камеры располагается ротор, соединенный валом с электродвигателем, причем поверхность ротора покрыта силикатной эмалью, а отношение диаметра ротора dк диаметру вихревой камеры d составляет 0,1-0,3, отношение диаметра вихревой камеры d к диаметру камеры входа (выхода) D составляет 0,2-0,3.

Description

Полезная модель относится к физико-химической очистки природных и сточных вод, а именно к устройствам для приготовления мелкодисперсной водовоздушной смеси используемой при извлечении растворенных загрязнений и дисперсных примесей методом флотации.

Из всех существующих в настоящее время методов физико-химической очистки природных и сточных вод - метод флотации является наиболее экономичным и эффективным. Процесс очистки воды методом флотации заключается в образовании флота-комплекса «извлекаемая частица - пузырек газа», всплывание этих флотокомплексов на поверхность воды и удаление образовавшегося пенного слоя. Эффективность процесса флотации зависит от среднего диаметра пузырьков газа и их количества. Чем меньше средний диаметр и больше число газовых пузырьков находящихся во флотационном объеме, тем выше эффект очистки. Количество пузырьков газа зависит от величины коэффициента газонаполнения флотационного объема.

Величина коэффициента газонаполнения определяется по формуле:

где: W_Г и W_Ж соответственно объем газовой и жидкой фазы, м³.

Известна установка, содержащая флотационную камеру, сатуратор, насосы, системы подачи реагентов и связывающие их трубопроводы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит статический смеситель, связанный трубопроводами со станциями приготовления коагулянта и флокулянта, с сатуратором и напорным флотатором [1].

В установке реализуется процесс напорной флотации, предусматривающий приготовление водовоздушной смеси, путем насыщения потока жидкости воздухом в сатураторе под избыточным давлением с последующим сбрасыванием этого давления, в результате чего получается пересыщенный раствор воздуха в воде. Выделяющийся из этого раствора воздух образует микропузырьки диаметром 40-100 мкм. Полученная таким образом мелкодисперсная водовоздушная смесь подается во флотационную камеру.

Недостатком такой установки является высокая энергоемкость процесса приготовления мелкодисперсной водовоздушной смеси, обусловленная необходимостью

поддержания высокого давления в сатураторе и низкое значение газонаполнения образующейся водовоздушной смеси (величина коэффициента газонаполнения φ=0.01-0.05).

Известно устройство для приготовления диспергированной водовоздушной смеси содержащее камеру входа с тангенциально присоединенным к ней входным патрубком и вихревую камеру [2].

Недостатком такого устройства является невозможность получения с его помощью мелкодисперсной водовоздушной смеси с высоким газонаполнением.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным устройством, заключается в повышении величины газонаполнения водовоздушной смеси.

Для достижения указанного результата в устройство содержащее камеру входа исходной водовоздушной смеси, вихревую камеру, камеру выхода диспергированной водовоздушной смеси, патрубок подачи исходной водовоздушной смеси и патрубок отвода диспергированной водовоздушной смеси, дополнительно введен вращающийся ротор соединенный валом с электродвигателем.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для приготовления диспергирования водо-воздушной смеси; на фиг. 2 - сечение А-А.

Устройство содержит камеру входа водовоздушной смеси 1, вихревую камеру 2, камеру выхода диспергированной водовоздушной смеси 3, патрубок 5 подачи исходной водовоздушной смеси и патрубок 4 отвода диспергированной водовоздушной смеси. По оси вихревой камеры 2 расположен ротор 6 соединенный валом 8 с электродвигателем 7.

Камера входа водовоздушной смеси 1 и камера выхода диспергированной водовоздушной смеси 3 имеют одинаковый диаметр D. Вихревая камера 2 имеет диаметр d=(0.2-0.3)D. Поверхность ротора 6 покрыта силикатной эмалью. Диаметр ротора d1=(0.1-0.3)d.

Устройство работает следующим образом. Крупнодисперсная водовоздушная смесь, образующаяся на выходе с водовоздушного эжектора, под остаточным давлением поступает в патрубок 5, тангенциально присоединенный к камере входа 3. За счет тангенциальной подачи водовоздушной смеси, в камере входа 3 создается вращательное движение потока. При выходе потока из камеры 3 в соосно присоединенную к ней вихревую камеру 2, угловая скорость вращения смеси φ в соответствии с принципом сохранения момента количества движения увеличивается пропорционально квадрату отношения D/d.

В результате вращательно-поступательного движения водовоздушной смеси в вихревой камере 2 создается поле действия центробежных сил, под воздействием которого пузырьки воздуха переносятся к оси камеры. В приосевой области вихревой камеры создается пониженное давление. По оси вихревой камеры размещается ротор, приводимый во вращение мотором 7 посредством вала 8. На поверхности вращающегося ротора 6, покрытой силикатной эмалью, в результате прилипания к ней пузырьков воздуха создаются искусственные супер-каверны. Создание пульсирующих искусственных супер-каверн за счет подачи в область разрежения около тела обтекания (ротора 6) воздуха, обеспечивает возникновение режима кавитации, при котором образуются кавитационные пузырьки состоящие из паров воды. Эти пузырьки растут до критических размеров, после чего схлопываются. Возникающие в момент схлопывания кавитационных пузырьков, кумулятивные струйки обеспечивают диспергирование пузырьков воздуха водовоздушной смеси. Прошедшая кавитационно-кумулятивную обработку в вихревой камере 2, диспергированная водовоздушная смесь поступает в камеру выхода 3 и отводится из устройства через патрубок 4.

Лабораторные испытания предлагаемого устройства проводились на водопроводной воде. Расход воды, подаваемый в водо-воздушный эжектор и далее в устройство Q=2.5 м³/ч.Мощность насоса перекачивающего воду N_H=0.25 кВт. Технические характеристики устройства. Диаметр камеры входа (камеры выхода) D=150 мм. Диаметр вихревой камеры d=30 мм. Диаметр ротора d₁=8mm

Мощность электродвигателя ротора N_p=0.10 кВт.

Величина коэффициента газонаполнения полученной водовоздушной смеси составляла φ=0.11.

Средний диаметр пузырьков воздуха в полученной водовоздушной смеси составлял D_п=35 MKM.

Удельные энергозатраты на процесс получения водовоздушной смеси составили N_уд.1=0.12 кВт/м³.

Величина коэффициента газонаполнения водовоздушной смеси, получаемой методом напорной флотации, не превышает φ=0.05.

Удельные энергозатраты на процесс получения водовоздушной смеси методом напорной флотации достигают N_уд.2=0.3-0.5 кВт/м³.

Источники информации:

1. Патент РФ №110368. МПК CO2F 1/24. Установка для очистки воды с помощью напорной флотации. Петров С. В., Волков М.В., Мокшин С.С, Макаров В.Л., 2011 г.

2. Патент РФ №2189365. МПК CO2F 3/20. Устройство для аэрации жидкости. Андреев С.Ю., Гришин Б.М., 2002 г.

Claims

Устройство для приготовления диспергированной водовоздушной смеси, содержащее камеру входа с тангенциально присоединенным к ней патрубком подвода исходной водовоздушной смеси, вихревую камеру и камеру выхода с тангенциально присоединенным к ней патрубком отвода диспергированной водовоздушной смеси, отличающееся тем, что дополнительно по оси вихревой камеры располагается ротор, соединенный валом с электродвигателем, причем поверхность ротора покрыта силикатной эмалью, а отношение диаметра ротора d₁ к диаметру вихревой камеры d составляет 0,1-0,3, отношение диаметра вихревой камеры d к диаметру камеры входа (выхода) D составляет 0,2-0,3.