SU1664428A1 - Способ промывки внутренней поверхности емкостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к очистке жидкостью внутренних поверхностей емкостей от производственных загр знений и может быть использовано в машиностроительной, пищевой, химической и других отрасл х промышленности. Изобретение позвол ет повысить эффективность промывки внутренней поверхности емкости путем обработки ее стру ми моющей жидкости и сообщени  емкости вертикальных колебаний при накоплении в ней отработанной жидкости. Возбуждение колебаний осуществл ют при наличии в жидкости эластичной газонаполненной оболочки, размещенной у днища емкости с возможностью свободных пульсаций. Высота столба отработанной жидкости в емкости устанавливаетс  из услови  обеспечени  виброрезонансного режима пульсаций колебательной системы жидкость-газ. 1 ил.

Description

СО

с

Изобретение относитс  к очистке жидкостью внутренних поверхностей емкостей от производственных загр знений и может быть использовано в машиностроительной, пищевой, химической и других отрасл х промышленности.

Цель изобретени  - повышение эффективности промывки.

На чертеже приведена схема установки дл  осуществлени  промывки предлагаемым способом.

Установка содержит подвижную раму 1, на которой закреплена обрабатываема  емкость 2, установленную на пружинных опорах 3 и соединенную с генератором вертикальных колебаний. Во внутреннюю полость емкости 2 через фланец 4 введен трубопровод 5 отвода отработанной жидкости , нижний конец которого размещен у / днища емкости. На трубопроводе 5 подвижно установлена рабоча  форсунка 6 с радиальными соплами 7, соединенна  с трубопроводом 8 подачи моющей жидкости, подвижно закрепленным во фланце 4 емкости . На нижнем конце трубопровода 5 закреплены жесткие радиальные ребра 9 (в количестве 3-4 штук), равномерно размещенные в горизонтальной плоскости, а междуднищем емкости 2 и ребрами 9 с зазором расположен газонаполненный упругий элемент 10, представл ющий собой торообраз- ную герметичную оболочку 11 из эластичного материала, например резиновой пленки, заполненную газом. Генератор вертикальных колебаний может быть выполнен в виде электродвигател  12с регулируемым числом оборотов, на валу которого закреплен эксцентрик 13, соединенный через шатун 14 с опорой 15 вращени  на раме 1. В емкости 2 размещен также датчик 16 уровн  жидкости, например волоконно-опо

ON

fc ю

00

тический, соединенный с блоком 17 подачи светового излучени  и обработки информации .

Способ осуществл ют следующим образом .

При осуществлении промывки к рабочей форсунке 6 через трубопровод 8 подают под давлением моющую жидкость, котора  выбрасываетс  из сопел 7 форсунки в виде струй на внутреннюю поверхность промываемой емкости 2. Форсунка 6 в начале промывки может находитьс  в своем крайнем нижнем положении и в процессе промывки перемещаетс  вверх по высоте емкости 2, скольз  по трубопроводу 5 за счет передвижени  трубопровода 8 во фланце 4 емкости.

Струи моющей жидкости из форсунки 6, воздейству  на внутреннюю поверхность емкости, смывают загр знени  и, стекал по стенкам емкости, унос т загр знени  в ее нижнюю часть. При этом отбор отработанной жидкости из емкости не производитс  и она накапливаетс  в нижней части емкости . Уровень отработанной жидкости в емкости повышаетс  и когда он достигнет величины, соответствующей заданной высоте hK столба жидкости над газонаполненным элементом 10, включа  генератор колебаний 12, сообщающий емкости 2 периодические вертикальные колебани  с заданной частотой fK и амплитудой I. Одновременно включаетс  отбор отработанной жидкости из емкости через трубопровод 5. Колебани  емкости передаютс  отработанной жидкости, возбужда  в ней переменное (динамическое) давление, амплитуда которого измен етс  с частотой внешнего возбуждени . Колебани  давлени  жидкости через эластичную оболочку 11 торообразно- го элемента 10 передаютс  заполн ющему его газу, возбужда  в нем пульсации давлени . Динамическое взаимодействие изменени  давлени  жидкости и газа приводит к образованию нелинейной колебательной системы жидкость - газ, в которой газ  вл етс  упругим элементом, а столб жидкости над ним - инерционным элементом.

Экспериментально установлено, что собственна  частота колебаний такой системы составл ет

.

Тс - |---с-,1 Ц ,

(D

г

где n - показатели адиабаты дл  газа:

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин/см2;

S -- площадь горизонтального сечени 

гу

газового объема, см ;

V - объем газа, размещенного в жидкости , см3;

л - плотность жидкости, г/г.м :

h - высота столба жидкости над газовым объемом, см.

Поскольку в образованной колебательной системе жидкость - газ параметры n, P,

S, V, р вл ютс  посто нными величинами, собственна  частота ее колебаний fc зависит только от высоты столба жидкости над газонаполненным элементом, т.е. от величины уровн  отработанной жидкости в ем0 кости. Дл  того, чтобы указанна  частота совпала с частотой вынужденных колебаний емкости fK, высота столба жидкости над газом должна составл ть

, n Р S,„.

(2)

В этом случае колебани  системы жидкость - газ в емкости резко интенсифицируютс  и принимают резонансный характер, при этом увеличиваетс  амплитуда пульсаций газа и в 5-6 раз возрастает амплитуда волн динамического давлени  в жидкости вблизи газонаполненного элемента при резком усилении турбулизации жидкости - режим вибротурбулизации. Образующиес  J у днища емкости мощные турбулентные пульсирующие потоки жидкости захватывают осевшие частицы загр знений и мгновенно перевод т их во взвешенное состо ние. Увеличение амплитуды волн динамического давлени  приводит к тому, что в отрицательные полупериоды давлени  е жидкости вблизи днища емкости ниже упругости насыщенных паров жидкости, обуславлива  образование у поверхности днища массы кавитационных пузырьков. При изменении фазы давлени  кавитационные пузырьки схлопываютс  у поверхности днища, вызыва  микрогидроудар, что способствует эффективному отрыву от поверхности и из0

5

0

5

мельчению трудно удал емых загр знений. Кроме того, при турбулентных пульсаци х жидкости взвешенные в ней частицы загр знений оказывают интенсивное абразивное воздействие на поверхность днища емкости, интенсифициру  процесс удалени  трудноудал емых загр знений.

50

Радиальные ребра 9, не преп тству  свободным пульсаци м газонаполненного упругого элемента 10, удерживают его вблизи днища емкости, за счет чего здесь обеспечиваетс  наибольша  интенсивность виброрезонансных процессов е жидкости. При этом газонаполненный элемент, совершающий интенсивные пульсирующие и осциллирующие движени  вблизи днища емкости, производит ударное воздействие нэ днище, дополнительно улучша  отрыв загр знений от его поверхности.

Таким образом, при включении генератора колебаний в отработанной жидкости возникают мощные турбулентные потоки и кавитационные процессы, обеспечивающие эффективный отрыв частиц загр знений от поверхности днища емкости и насыщение или объема отработанной жидкости. В услови х интенсивного гидродинамического возмущени  объема жидкости крупные (слипшиес ) образовани  загр знений дро- б тс  на более мелкие, а сама жидкость превращаетс  в гомогенную взвесь. Это обеспечивает практически полный отвод загр знений с отработанной жидкостью и высокое качество промывки емкости.

Дл  получени  виброрезонансного режима пульсаций нелинейной колебательной системы жидкость - газ достаточен уровень отработанной жидкости над газонаполненным элементом hK 30-60 см, оптимальна  частота вибровоздействи  составл ет fK 30-50 Гц при амплитуде колебаний 1-2,5 мм. По известным значени м hK и fK по зависимости (1) определ ютс  параметры V и S газонаполненного элемента. При этих значени х параметров уже через 0,5-2 мин все загр знени  практически полностью отдел ютс  от днища емкости и взвешиваютс  в объеме отработанной жидкости. Поскольку при виброрезонансе обеспечива- етс  высока  степень гомогенизации образовавшейс  взвеси, имеетс  возможность осуществл ть колебани  емкости с перерывами , в течение которых насыщенность жидкости дисперсной фазой (загр знени - ми) существенно не измен етс . В зависимости от вида загр знений и скорости их осаждени  перерывы могут составл ть 2-20 мин. При этом следует учитывать, что в процессе осаждени  частиц образовавшейс  взвеси повышаетс  концентраци  загр знений в нижнем слое отработанной жидкости - в зоне отбора жидкости, что повышает эффективность удалени  загр знений.

Таким образом, предложенный способ, за счет создани  нелинейной колебательной системы и вибротурбулизации объема отработанной жидкости в емкости позвол ет резко интенсифицировать процессы отделени  загр знений от днища емкости и диспергировани  их в жидкую среду, что обеспечивает более эффективный, по сравнению с известным, отвод загр знений в процессе промывки емкости. Это также дает возможность сократить врем  промывки емкости, особенно при наличии трудноудал емых загр знений, и снизить энергозатраты .

Высока  интенсивность гидродинамического возмущени  жидкости при виброрезонансе обуславливает высокую степень гомогенизации взвеси и позвол ет осуществл ть вибровоздействие на емкость периодически, в зависимости от скорости оседани  частиц, причем периоды вибровоздействи  могут быть значительно меньше времени перерывов, а  вление виброрезонанса достигаетс  при амплитудах вибровоздействи  на емкость в 1,5-3 раза меньших, чем в известном способе. Сокращение времени вибровоздействи  на емкость и снижение амплитуды вибровоздействи  обеспечивает дополнительное снижение энергозатрат на промывку емкости , которое составл ет не менее 10-15%.

Claims (1)

1. Кроме того, при вибропульсации объема отработанной жидкости внутренн   поверхность емкости подвергаетс  совместному воздействию мощных турбулентных пульсирующих потоков жидкости, жесткой кавитации и интенсивному абразивному воздействию частиц загр знений, взвешенных в жидкости. Это способствует эффективному удалению загр знений с внутренней поверхности нижней части емкости, повыша- . ет качество очистки данной части емкости и позвол ет в р де случаев не промывать ее стру ми жидкости из рабочей форсунки, Формула изобретени  Способ промывки внутренней поверхности емкостей, заключающийс  в том, что на очищаемые стенки емкости подают струи моющей жидкости, после накоплени  в емкости отработанной жидкости сообщают этой емкости вертикальные колебани , и затем сливают отработанную жидкость, о т- л ичающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности промывки, внутри емкости в зоне накоплени  отработанной жидкости размещают эластичную газонаполненную оболочку дл  создани  ей свободных объемных пульсаций под слоем жидкости при колебании емкости, при этом колебани  сообщают емкости при образовании над оболочкий столба отработанной жидкости, рассчитываемого по формуле n-P-S

   Г1к

   -см.

   V-p-f2,

   где hi - высота столба жидкости над оболочкой , см;

   п - показатель адиабаты дл  газа оболочки;

   Р - давление над свободой поверхностью жидкости, дин /см ;

   S - площадь горизонтального сечени  газонаполненной оболочки, см ;

   V - объем газа в оболочке, см р - плотность жидкости, г/см ; TK - частота колебаний емкости, Гц.

   # ;j