RU195599U1

RU195599U1 - Saturator

Info

Publication number: RU195599U1
Application number: RU2019133160U
Authority: RU
Inventors: Илья Андреевич Белогубец; Ксения Витальевна Иванушкина; Лилия Геннадьевна Лунькова; Дмитрий Юрьевич Щемелев
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-01-31

Abstract

Полезная модель относится к процессам насыщения жидкости газом и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности для разделения суспензий с использованием процесса флотации, например, при очистке бытовых и промышленных сточных вод. Сатуратор включает корпус, содержащий перфорированную перегородку, расположенную в нижней части корпуса перпендикулярно его вертикальной оси, патрубки подачи, отвода жидкости и подачи газа, отличается тем, что патрубки подачи, отвода жидкости и подачи газа расположены в днище корпуса и снабжены запорными кранами, кроме того, полость корпуса сообщена через запорный кран с манометром, и в ней размещен магнитострикционный излучатель ультразвука. При этом магнитострикционный излучатель ультразвука вставлен в корпус через боковое отверстие, снабженное эластичными уплотнениями с обеих сторон корпуса. Полезная модель позволяет повысить эффективность растворения газа в жидкости за счет подачи газа в область нестабильной акустической кавитации. 1 ил.The utility model relates to the processes of liquid saturation with gas and can be used in various industries, in particular for the separation of suspensions using the flotation process, for example, in the treatment of domestic and industrial wastewater. The saturator includes a housing containing a perforated partition located in the lower part of the housing perpendicular to its vertical axis, the supply pipe, liquid outlet and gas supply, characterized in that the supply pipe, liquid outlet and gas supply are located in the bottom of the housing and equipped with shut-off valves, in addition , the body cavity is communicated through a stopcock with a pressure gauge, and a magnetostrictive ultrasound emitter is placed in it. In this case, a magnetostrictive ultrasound emitter is inserted into the housing through a side opening provided with elastic seals on both sides of the housing. The utility model allows to increase the efficiency of gas dissolution in a liquid by supplying gas to the region of unstable acoustic cavitation. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к процессам насыщения жидкости газом и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности, для разделения суспензий с использованием процесса флотации, например, при очистке бытовых и промышленных сточных вод.The utility model relates to the processes of liquid saturation with gas and can be used in various industries, in particular, for the separation of suspensions using the flotation process, for example, in the treatment of domestic and industrial wastewater.

Известен сатуратор, выполненный в виде цилиндрического корпуса, снабженного пористым элементом, разделяющим его внутреннее пространство на две соосные продольные полости, сообщающиеся между собой через поры элемента. Газ в сатуратор подают под давлением по одну сторону пористого элемента, а воду под давлением подают тангенциально к поверхности корпуса по другую сторону пористого элемента, причем давление газа выше давления воды (см. RU 2386590, 2010).Known saturator, made in the form of a cylindrical body, equipped with a porous element that divides its inner space into two coaxial longitudinal cavities communicating with each other through the pores of the element. Gas is supplied to the saturator under pressure on one side of the porous element, and water under pressure is supplied tangentially to the surface of the casing on the other side of the porous element, the gas pressure being higher than the water pressure (see RU 2386590, 2010).

Недостатком устройства является недостаточная эффективность, обусловленная небольшой поверхностью контакта фаз.The disadvantage of this device is the lack of efficiency due to the small contact surface of the phases.

Известен также сатуратор, включающий корпус, содержащий перфорированную перегородку, расположенную в нижней части корпуса перпендикулярно его вертикальной оси, патрубки подачи, отвода жидкости и подачи газа (см. RU 2196830, 2003).A saturator is also known, including a casing containing a perforated baffle located in the lower part of the casing perpendicular to its vertical axis, supply pipes, liquid outlet and gas supply (see RU 2196830, 2003).

Недостатком описанного выше технического решения является неэффективное растворение воздуха в жидкости, обусловленное технологией смешения.The disadvantage of the technical solution described above is the inefficient dissolution of air in a liquid due to mixing technology.

Решаемая задача – повышение эффективности растворения газа в жидкости.The task at hand is to increase the efficiency of gas dissolution in a liquid.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности растворения газа в жидкости за счет подачи газа в область нестабильной акустической кавитации.The technical result achieved by solving the problem is expressed in increasing the efficiency of gas dissolution in the liquid by supplying gas to the region of unstable acoustic cavitation.

Поставленная задача решается тем, что сатуратор, включающий корпус, содержащий перфорированную перегородку, расположенную в нижней части корпуса перпендикулярно его вертикальной оси, патрубки подачи, отвода жидкости и подачи газа, отличается тем, что патрубки подачи, отвода жидкости и подачи газа расположены в днище корпуса и снабжены запорными кранами, кроме того, полость корпуса сообщена через запорный кран с манометром и в ней размещен магнитострикционный излучатель ультразвука. При этом магнитострикционный излучатель ультразвука вставлен в корпус через боковое отверстие, снабженное эластичными уплотнениями с обеих сторон корпуса.The problem is solved in that the saturator, comprising a housing containing a perforated baffle located in the lower part of the housing perpendicular to its vertical axis, the supply pipe, fluid outlet and gas supply, characterized in that the supply pipe, fluid outlet and gas supply are located in the bottom of the housing and equipped with shut-off valves, in addition, the body cavity is communicated through a shut-off valve with a pressure gauge, and a magnetostrictive ultrasound emitter is placed in it. In this case, a magnetostrictive ultrasound emitter is inserted into the housing through a side opening provided with elastic seals on both sides of the housing.

Сопоставительный анализ существенных признаков аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом совокупность существенных признаков формулы полезной модели позволяет добиться существенного повышения эффективности растворения газа в жидкости за счет подачи газа в область нестабильной акустической кавитации.At the same time, the set of essential features of the utility model formula allows one to achieve a significant increase in the efficiency of gas dissolution in a liquid by supplying gas to the region of unstable acoustic cavitation.

Благодаря тому, что магнитострикционный излучатель ультразвука излучает в объем жидкости ультразвуковые волны большой интенсивности (более 2,5 Вт/см²), в жидкости появляется область нестабильной акустической кавитации, состоящая из постоянно образующихся в первой половине периода ультразвуковых колебаний и схлопывающихся во второй половине периода кавитационных пузырьков. При подаче в данную область пузырьков газа, образующихся при прохождении газа через пористый элемент, во второй половине периода ультразвуковых колебаний все пузырьки схлопнутся, и при повышенном давлении от возникшей ударной волны весь имеющийся в жидкости газ растворится. Примечательно, что добиться пересыщения жидкости газом данным способом можно за несколько секунд.Due to the fact that the magnetostrictive ultrasound emitter emits high-intensity ultrasonic waves (more than 2.5 W / cm ² ) into the fluid volume, a region of unstable acoustic cavitation appears in the fluid, consisting of ultrasonic vibrations constantly generated in the first half of the period and collapsing in the second half of the period cavitation bubbles. When gas bubbles are generated in this region, which are formed during the passage of gas through the porous element, in the second half of the period of ultrasonic vibrations, all bubbles will collapse, and with increased pressure from the shock wave created, all the gas present in the liquid will dissolve. It is noteworthy that it is possible to achieve supersaturation of a liquid with gas in this way in a few seconds.

Расположение патрубков подачи, отвода жидкости и подачи газа в днище корпуса и снабжение их запорными кранами позволяет эффективно наполнять корпус водой и опорожнять его, а также подавать в корпус газ.The location of the nozzles for supplying, draining liquid and supplying gas to the bottom of the housing and supplying them with shut-off valves allows efficiently filling the housing with water and emptying it, as well as supplying gas to the housing.

На фиг.1 показан продольный разрез устройства.Figure 1 shows a longitudinal section of a device.

На чертеже показаны корпус 1, перфорированная перегородка2, патрубки 3, 4 и 5, соответственно, подачи жидкости, газа и отвода жидкости, с запорными кранами6, 7 и 8, запорный кран 9, манометр 10, магнитострикционный излучатель ультразвука 11, боковое отверстие 12, эластичные уплотнения 13.The drawing shows the housing 1, the perforated partition 2, the nozzles 3, 4 and 5, respectively, the supply of fluid, gas and fluid outlet, with shut-off valves 6, 7 and 8, shut-off valve 9, pressure gauge 10, magnetostrictive ultrasound emitter 11, side hole 12, elastic seals 13.

Сатуратор включает корпус 1, внутренняя поверхность которого покрыта сплавами на основе кобальта для защиты от кавитации, содержащий перфорированную перегородку 2, расположенную в нижней части корпуса перпендикулярно его вертикальной оси. Патрубки 3 подачи жидкости, подачи газа 4 и отвода жидкости5 расположены в днище корпуса 1 и снабжены запорными клапанами 6, 7 и 8. Полость корпуса 1 сообщена через запорный кран 9 с манометром 10, и в ней размещен магнитострикционный излучатель ультразвука 11.При этом магнитострикционный излучатель ультразвука 11 вставлен в корпус 1 через боковое отверстие 12, снабженное эластичными уплотнениями 13 с обеих сторон корпуса 1, обеспечивающие герметичность корпуса.The saturator includes a housing 1, the inner surface of which is coated with cobalt-based alloys for protection against cavitation, comprising a perforated partition 2 located in the lower part of the housing perpendicular to its vertical axis. The nozzles 3 of the fluid supply, gas supply 4 and fluid outlet 5 are located in the bottom of the housing 1 and are equipped with shut-off valves 6, 7 and 8. The cavity of the housing 1 is communicated through a shut-off valve 9 with a pressure gauge 10, and a magnetostrictive ultrasound emitter 11 is placed in it. an ultrasound transducer 11 is inserted into the housing 1 through a side opening 12 provided with elastic seals 13 on both sides of the housing 1, ensuring the tightness of the housing.

Сатуратор работает следующим образом. Корпус 1 через патрубок 3 наполняют жидкостью, открыв запорный кран 6, после чего закрывают запорный кран 6 и включают магнитострикционный излучатель ультразвука 11. Магнитострикционный излучатель ультразвука 11 излучает ультразвуковые волны, что приводит к возникновению в жидкости области нестабильной акустической кавитации, состоящей из постоянно образующихся и схлопывающихся кавитационных пузырьков. Далее в корпус 1 через патрубок 4 подают сжатый газ, открыв запорный кран 7, при этом необходимое избыточное давление отслеживают манометром 10. Поток сжатого газа, проходя через перфорированную перегородку 2, диспергируется на отдельные пузырьки, которые всплывая, попадают в зону нестабильной акустической кавитации.The saturator works as follows. The housing 1 through the nozzle 3 is filled with liquid by opening the shut-off valve 6, then the shut-off valve 6 is closed and the magnetostrictive ultrasound emitter 11 is turned on. The magnetostrictive ultrasound emitter 11 emits ultrasonic waves, which leads to the formation of an area of unstable acoustic cavitation in the liquid, consisting of constantly generated and collapsing cavitation bubbles. Further, compressed gas is supplied into the housing 1 through the nozzle 4, opening the shut-off valve 7, while the necessary overpressure is monitored by a pressure gauge 10. The compressed gas flow passing through the perforated partition 2 is dispersed into individual bubbles, which float into the zone of unstable acoustic cavitation.

При этом после образования кавитационных пузырьков в первой половине периода ультразвуковых колебаний, во второй половине периода ультразвуковых колебаний все пузырьки схлопываются, и при повышенном давлении от возникшей ударной волны весь находящийся в жидкости газ растворяется. Причем цикл выделения из жидкости газа с последующим растворением за счет повышенного давления протекает за несколько секунд, что позволяет быстро растворять в жидкости желаемый объем воздуха за некоторое количество циклов. После создания необходимого избыточного давления и завершения цикла растворения, запорный кран 7 закрывают и магнитострикционный излучатель ультразвука 11 отключают. Пересыщенную газом жидкость отводят через патрубок 5, открыв запорный кран 8.In this case, after the formation of cavitation bubbles in the first half of the period of ultrasonic vibrations, in the second half of the period of ultrasonic vibrations, all bubbles collapse, and with increased pressure from the shock wave generated, all the gas in the liquid dissolves. Moreover, the cycle of gas evolution from the liquid with subsequent dissolution due to the increased pressure takes several seconds, which allows you to quickly dissolve the desired volume of air in the liquid in a number of cycles. After creating the necessary excess pressure and completing the dissolution cycle, the shut-off valve 7 is closed and the magnetostrictive ultrasound emitter 11 is turned off. A gas-supersaturated liquid is discharged through the pipe 5 by opening the shut-off valve 8.

Claims

1. Saturator, comprising a housing containing a perforated baffle located at the bottom of the housing perpendicular to its vertical axis, supply pipes, fluid outlet and gas supply, characterized in that the supply pipe, fluid outlet and gas supply are located in the bottom of the housing and equipped with shut-off valves In addition, the body cavity is communicated through a stopcock with a pressure gauge, and a magnetostrictive ultrasound emitter is placed in it.

2. The saturator according to claim 1, characterized in that the magnetostrictive ultrasound emitter is inserted into the housing through a side opening provided with elastic seals on both sides of the housing.