RU2737273C1 - Кавитационный аэратор Волкова - Google Patents
Кавитационный аэратор Волкова Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737273C1 RU2737273C1 RU2020111880A RU2020111880A RU2737273C1 RU 2737273 C1 RU2737273 C1 RU 2737273C1 RU 2020111880 A RU2020111880 A RU 2020111880A RU 2020111880 A RU2020111880 A RU 2020111880A RU 2737273 C1 RU2737273 C1 RU 2737273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- cavitation
- processes
- air
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
- B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
- B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
- B01F23/21321—High pressure atomization, i.e. the liquid is atomized and sprayed by a jet at high pressure
-
- 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
- B01F23/237611—Air
-
- 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
- B01F23/2321—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 by moving liquid and gas in counter current
-
- 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
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
-
- 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
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
-
- 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
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/23—Mixing by intersecting jets
-
- 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
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/23—Mixing by intersecting jets
- B01F25/231—Mixing by intersecting jets the intersecting jets having the configuration of sheets, cylinders or cones
-
- 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
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/25—Mixing by jets impinging against collision plates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
-
- 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
- B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
- B01F2025/913—Vortex flow, i.e. flow spiraling in a tangential direction and moving in an axial direction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Кавитационный аэратор Волкова предназначен для высокопроизводительной аэрации жидких гомогенных и гетерогенных сред с использовании кавитационного эффекта, существенно ускоряющего как физические тепломассообменные процессы, так и усложненные протеканием химических реакций. Устройство для аэрации жидкости включает корпус с каналом подачи жидкости, каналом подачи воздуха и каналом вывода смеси жидкости и воздуха, причём жидкость подают под давлением в установленную в корпусе полоконусную форсунку с расположенным внутри неё завихрителем с винтовой нарезкой каналов на его внешней поверхности, в зоне выхода конусного факела потока жидкости из отверстия конусной части форсунки установлен отбойник, при ударении о который потока жидкости возникает кавитация, воздух поступает во внутреннюю зону факела потока жидкости по каналу в отбойнике и через отверстие в нём. За счет того что активной средой образования межфазной поверхности является жидкая фаза, площадь соприкосновения фаз существенно увеличивается, процессы переноса определяются не только молекулярной диффузией, но и ускоряются турбулизацией фаз. Он может быть использован для процессов обезжелезивания воды, ускорения процессов очистки сточных вод. 1 ил.
Description
Заявленное изобретение относится к области смесительной техники для насыщения в различных технологиях с использованием газожидкостных систем посредством активной аэрации газообразной фазой, в частности кислородом, различных жидкостей, в частности воды, с эффектом ускорения диффузионно-кинетических процессов при физическом массообмене, усложненном протеканием химических реакций в фазах, за счет кавитационных явлений.
Известно устройство - аэратор Патент РФ №2292233, предназначенный для принудительной подачи и диспергации воздуха или кислорода в различные аппараты. Он представляет собой воздухоподводящую трубу с эластичными диспергаторами, выполненными из резины. Недостатком этого аэратора является то, что его работа основана на диспергировании газовой фазы в жидкую с активной газовой фазой. Межфазная поверхность, определяющая эффективность насыщения, в данном случае невелика и определяется суммарной поверхность пузырьков, образующихся при диспергировании, а при увеличении напора воздуха в трубу вследствие гидродинамической устойчивости диспергаторов, их колебания будут, сведутся к минимуму, что еще больше сократит газосодержание жидкой фазы и уменьшение межфазной поверхности.
Известен аэратор Патент РФ №2231499 с диспергирующим элементом, изготовленным из полимерного материала с различной пористостью, изменяющейся по профилю сечения элемента - оболочки. При работе аэратора диаметр образующихся пузырьков различен в. центральной части наибольший и уменьшающийся к периферии. Недостатком данного устройства является повышенное гидравлическое сопротивление прохождению газовой среды через оболочку. Неравномерность пористости, приводит к различному сопротивлению для газовой среды по площади поверхности оболочки и различной пропускной способности по газу, что является причиной увеличения количества пузырьков большого диаметра, снижению площади межфазной поверхности. Явление коалесценции пузырьков вследствие захвата большими маленьких, приводит к уменьшению площади активной поверхности соприкосновения фаз, снижающих КПД массообмена.
Известен аэратор Патент РФ №2645141 для подачи воздуха в аэрационный бассейн, состоящий из цельнокерамического пустотелого корпуса со стенками из прессованного однофракционного керамического порошка с центральным отверстием и винтовой нарезкой в корпусе, входящего штуцера, подводящим воздух трубопровода. В корпусе имеются одно или более вертикальные цилиндрические отверстия с непроницаемыми стенками и винтовой нарезкой. Недостатком этого аэратора является достаточно сложная технология его изготовления, малая аэрационная активность, большое гидросопротивление воздуха и малая поверхность массообмена вследствие того, что активной средой его образующей является воздух.
Техническим результатом предлагаемого устройства является то, что применение полоконусной форсунки в аэраторе, с расположенным внутри ее завихрителем, и отбойником появилась возможность создать оптимальный режим перемешивания воды с воздухом. Это достигается тем, что улучшение качества смесеобразования обеспечивается формированием водяного конуса с движением потока жидкости по спирали, возникновением явления кавитации за счет сдвиговых течений в потоке и скачка скоростей в зоне ударения водяных струй в отбойник, где образуется область пониженного давления с образованием пузырьков пара, их схлопывание и через отверстие в отбойнике подсос воздуха, активно перемешивающегося с водой. При схлопывании пузырьков идет локальное повышение давления и температуры, что увеличивает кинетические коэффициенты и скорость протекания диффузионных и химических процессов. Поверхность массообмена в данном случае будет определятся площадью поверхности образующихся капель жидкости, которых в данном устройстве является намного больше, чем когда активной фазой является газовая среда.
На Фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства. Аэратор состоит из корпуса 1, с форсункой 2, представляющей собой полый полоконус с вставленным в нее завихрителем 3 с винтовой нарезкой каналов 4 по внешней его поверхности, отбойником 5 с каналом 6 для подачи - подсоса воздуха, каналом 7 подачи воды и каналом 8 выхода водовоздушной смеси.
Устройство работает следующим образом. Вода или другая жидкая среда из источника (скважина или городской водопровод) под давлением подается в аэратор 1 на форсунку и, двигаясь по каналам завихрителя приобретает кинематическое винтовое движение. При выходе через отверстие конусной части форсунки она образует конусный факел со спиральным движением частиц воды относительно корпуса аэратора. Во внутренней зоне факела 9 за счет кавитационного эффекта, образующегося в зоне ударения струй воды об отбойник, образуется зона пониженного давления. В нее через канал 6 в отбойнике подсасывается воздух, который попадая во внутреннюю зону факела, захватывается водой и активно с ним перемешивается, что в разы усиливает эффект, например, насыщения кислородом воды. Затем газовоздушная смесь через канал 8 направляется в сепаратор для дегазации воды.
Claims (1)
- Устройство для аэрации жидкости, включающее корпус с каналом подачи жидкости, каналом подачи воздуха и каналом вывода смеси жидкости и воздуха, отличающееся тем, что жидкость подают под давлением в установленную в корпусе полоконусную форсунку с расположенным внутри неё завихрителем с винтовой нарезкой каналов на его внешней поверхности, в зоне выхода конусного факела потока жидкости из отверстия конусной части форсунки установлен отбойник, при ударении о который потока жидкости возникает кавитация, воздух поступает во внутреннюю зону факела потока жидкости по каналу в отбойнике и через отверстие в нём.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111880A RU2737273C1 (ru) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Кавитационный аэратор Волкова |
US17/907,008 US20230102287A1 (en) | 2020-03-23 | 2020-11-23 | Volkov cavitational aerator |
EEP202200013A EE05866B1 (et) | 2020-03-23 | 2020-11-23 | Kavitatsiooni aeraator |
CN202080099866.6A CN115443184A (zh) | 2020-03-23 | 2020-11-23 | 沃尔科夫空化曝气器 |
PCT/RU2020/000628 WO2021194374A1 (ru) | 2020-03-23 | 2020-11-23 | Кавитационный аэратор волкова |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111880A RU2737273C1 (ru) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Кавитационный аэратор Волкова |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737273C1 true RU2737273C1 (ru) | 2020-11-26 |
Family
ID=73543690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020111880A RU2737273C1 (ru) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Кавитационный аэратор Волкова |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230102287A1 (ru) |
CN (1) | CN115443184A (ru) |
EE (1) | EE05866B1 (ru) |
RU (1) | RU2737273C1 (ru) |
WO (1) | WO2021194374A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115159660B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-09-19 | 湖南中森环境科技有限公司 | 一种潜水射流臭氧曝气机 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1777943A1 (ru) * | 1991-01-22 | 1992-11-30 | Vasilij F Tselishchev | Aэpatop-cmecиteль |
SU1658577A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1994-06-30 | М.Н. Злобин | Устройство для аэрации жидкости |
JP2010075838A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Itaken:Kk | 気泡発生ノズル |
RU2645141C1 (ru) * | 2017-01-13 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Керамический аэратор |
CN109824152A (zh) * | 2019-03-30 | 2019-05-31 | 山东大学 | 一种用于海产养殖的空化射流臭氧降解充氧装置 |
CN209039146U (zh) * | 2018-10-12 | 2019-06-28 | 陕西科技大学 | 一种改进型供气式低压射流曝气器 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3271304A (en) * | 1964-06-26 | 1966-09-06 | Pacific Flush Tank Co | Venturi aerator and aerating process for waste treatment |
CH610216A5 (ru) * | 1975-11-04 | 1979-04-12 | Mitsubishi Precision Co Ltd | |
DE2634496C2 (de) * | 1976-07-31 | 1985-10-17 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Injektor zur Begasung einer Flüssigkeit |
DE3027035A1 (de) * | 1980-07-17 | 1982-02-18 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten oder suspensionen |
US6279611B2 (en) * | 1999-05-10 | 2001-08-28 | Hideto Uematsu | Apparatus for generating microbubbles while mixing an additive fluid with a mainstream liquid |
JP2001000890A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Fukuoka Prefecture | 高効率ガス溶解装置 |
US20080194868A1 (en) * | 2003-03-04 | 2008-08-14 | Kozyuk Oleg V | Hydrodynamic cavitation crystallization device and process |
US20040251566A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-16 | Kozyuk Oleg V. | Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation |
DE102005037026B4 (de) * | 2005-08-05 | 2010-12-16 | Cavitator Systems Gmbh | Kavitationsmischer |
US7762715B2 (en) * | 2008-10-27 | 2010-07-27 | Cavitation Technologies, Inc. | Cavitation generator |
JP5804175B1 (ja) * | 2014-11-19 | 2015-11-04 | 有限会社神野工業 | 微細気泡発生装置 |
-
2020
- 2020-03-23 RU RU2020111880A patent/RU2737273C1/ru active
- 2020-11-23 EE EEP202200013A patent/EE05866B1/et unknown
- 2020-11-23 US US17/907,008 patent/US20230102287A1/en active Pending
- 2020-11-23 CN CN202080099866.6A patent/CN115443184A/zh active Pending
- 2020-11-23 WO PCT/RU2020/000628 patent/WO2021194374A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1658577A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1994-06-30 | М.Н. Злобин | Устройство для аэрации жидкости |
SU1777943A1 (ru) * | 1991-01-22 | 1992-11-30 | Vasilij F Tselishchev | Aэpatop-cmecиteль |
JP2010075838A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Itaken:Kk | 気泡発生ノズル |
RU2645141C1 (ru) * | 2017-01-13 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Керамический аэратор |
CN209039146U (zh) * | 2018-10-12 | 2019-06-28 | 陕西科技大学 | 一种改进型供气式低压射流曝气器 |
CN109824152A (zh) * | 2019-03-30 | 2019-05-31 | 山东大学 | 一种用于海产养殖的空化射流臭氧降解充氧装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EE202200013A (et) | 2023-02-15 |
WO2021194374A1 (ru) | 2021-09-30 |
EE05866B1 (et) | 2024-04-15 |
CN115443184A (zh) | 2022-12-06 |
US20230102287A1 (en) | 2023-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1236858C (zh) | 液体喷雾器 | |
US4162971A (en) | Injectors with deflectors for their use in gassing liquids | |
US4103827A (en) | Method of and apparatus for generating mixed and atomized fluids | |
JP2021504133A (ja) | マイクロバブル発生器 | |
JP2003126665A (ja) | マイクロバブル発生装置 | |
JP2009136864A (ja) | マイクロバブル発生装置 | |
CZ40696A3 (en) | Atomizing tube for bringing a gas into contact with a liquid, method of forming the contact of a gas with a liquid and apparatus for making the same | |
US4381268A (en) | Device for gassing liquids or suspensions | |
RU2737273C1 (ru) | Кавитационный аэратор Волкова | |
FI96388C (fi) | Menetelmä ja laitteisto kaasun liuottamiseksi | |
KR100412307B1 (ko) | 미세기포 발생장치 및 발생방법 | |
JP4174576B2 (ja) | 2つ以上の液体または液体と気体から構成される流体を混合し、溶液にする混合装置 | |
KR19980024783A (ko) | 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치 | |
JPS5941780B2 (ja) | 流体の複合噴流方法と複合ノズルユニツト | |
WO2018151171A1 (ja) | 汚水浄化用の気泡発生装置 | |
RU2553875C2 (ru) | Устройство для насыщения воды кислородом | |
RU2503488C2 (ru) | Способ и устройство для газации жидкостей | |
US20240198300A1 (en) | Device and method for dispersing gases into liquids | |
RU2576056C2 (ru) | Массообменный аппарат | |
US4961882A (en) | Fine bubble generator and method | |
JP2000093772A (ja) | マイクロガスバブル液体ガス混合溶解装置 | |
SU1321691A1 (ru) | Устройство дл очистки сточных вод | |
RU2229926C1 (ru) | Двухкамерный струйный аэратор | |
KR20180130070A (ko) | 나노 기포 발생기 | |
RU2411088C2 (ru) | Универсальный аэрогидродинамический насадок |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211221 Effective date: 20211221 |