SU1717199A1

SU1717199A1 - Aerator

Info

Publication number: SU1717199A1
Application number: SU904789758A
Authority: SU
Inventors: Раиль Бакирович Валитов; Александр Петрович Цебланов; Геннадий Александрович Коврижников; Геннадий Александрович Сергеев
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1992-03-07

Abstract

Изобретение относитс к химическому машиностроению. Целью изобретени вл етс увеличение скорости химического взаимодействи и исключение проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт . Аэратор имеет корпус 1 с входными патрубками 2 и 3 дл жидкости и газа и выходным патрубком 5. На валу 6 жестко закреплен ротор 7 с прорез ми 8. Покрывные диски 11 и 12 ротора 7 образуют сужающийс кольцевой канал 13. Статор 17 с прорез ми 18 расположен в корпусе 1 кон- центрично ротору 7. Жидкость, поступающа в прорези 8 в виде множества кавитирующих струй, эжектирует газ, наход щийс в прорез х 8 и сужающемс канале 13. Под действием центробежного пол большие пузырьки газа перемещаютс к оси аэратора. Изобретение позвол ет снизить расход используемого газа. 3 ил. Ё VJ VI Ю ЮThis invention relates to chemical engineering. The aim of the invention is to increase the rate of chemical interaction and avoid the leakage of large gas bubbles into the finished product. The aerator has a housing 1 with inlet nozzles 2 and 3 for liquid and gas and an outlet nozzle 5. A rotor 7 with slots 8 is rigidly fixed on the shaft 6. The covering disks 11 and 12 of the rotor 7 form a narrowing annular channel 13. A stator 17 with slots 18 located in the housing 1 concentrically with the rotor 7. The liquid entering the slot 8 as a set of cavitating jets ejects gas in the slots 8 and the narrowing channel 13. Under the action of the centrifugal field, large gas bubbles move to the aerator axis. The invention makes it possible to reduce the consumption of the gas used. 3 il. YO VJ VI Yu Yu

Description

Изобретение относитс к химическому машиностроению и может быть использовано дл проведени процессов смешивани и гомогенизации в системе жидкость-газ.The invention relates to chemical engineering and can be used for carrying out processes of mixing and homogenization in a liquid-gas system.

Изобретение может быть использовано в химической, нефт ной, строительной и других отрасл х промышленности.The invention can be used in the chemical, petroleum, construction, and other industries.

Известно устройство дл диспергировани газа в жидкости, состо щее из резервуара , вертикальной питающей трубы, погруженной в жидкость всасыващей камеры , смонтированной на нижней части трубы центробежного колеса насоса, вращающегос внутри корпуса диффузора и электродвигател , привод щего в движение центробежное колесо насоса.A device for dispersing a gas in a liquid is known, consisting of a reservoir, a vertical supply pipe, a suction chamber immersed in liquid, mounted on the bottom of the pump centrifugal wheel, rotating inside the diffuser housing and an electric motor driving the pump centrifugal wheel.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При установке корпус диффузора, камера и часть трубы заполн етс жидкостью. После включени двигател последний приводит во вращение центробежное колесо насоса. Под вли нием центробежной силы жидкость прит гиваетс к колесу и выгон етс наружу, как это имеет место в центре- бежном насосе. Жидкость, наход ща с в трубе, уходит, а газ резко всасываетс во всасывающую камеру и, в свою очередь всасывает газ через трубу. Во всасывающей камере образуютс сильные завихрени , вызывавшие образование эмульсии газа в жидкости. Эта эмульси поступает в колесо и с силой выбрасываетс между неподвижными лопатками.When installed, the diffuser body, chamber and part of the pipe are filled with liquid. After turning on the engine, the latter drives the centrifugal wheel of the pump. Under the influence of centrifugal force, the fluid is attracted to the wheel and is driven out, as is the case in the centrifugal pump. The fluid in the pipe escapes, and the gas is dramatically sucked into the suction chamber and, in turn, sucks the gas through the pipe. Strong vortices form in the suction chamber causing the formation of a gas emulsion in a liquid. This emulsion enters the wheel and is ejected with a force between the fixed vanes.

Недостатком данного устройства вл - етс то, что колесо насоса закручивает газожидкостную смесь во всасывающей камере, что приводит к сепарации газа, котора снижает коэффициент газосодержани (рг газожидкостной смеси, а также к образованию больших газовых пузырьков, что снижает коэффициент поверхности контакта фаз (а), причем эти пузырьки не пульсируют и не схлопываютс , тем самым не повыша коэффициент массопереноса The disadvantage of this device is that the pump wheel twists the gas-liquid mixture in the suction chamber, which results in gas separation, which reduces the gas content ratio (gas liquid-gas mixture), as well as the formation of large gas bubbles, which reduces the surface contact coefficient of (a) , and these bubbles do not pulsate and do not collapse, thereby not increasing the mass transfer coefficient

0ж).0g).

Известен барботер дл насыщени жидкости газами тепломассообмена между ними.A bubbler is known for saturating a liquid with heat and mass exchange gases between them.

По наибольшему количеству аналогич- ных узлов и деталей, масштабам и услови м применени , данное изобретение прин то в качестве прототипа.For the greatest number of similar components and parts, scope and conditions of use, this invention is adopted as a prototype.

Барботер состоит из корпуса с днищем, цилиндрической обечайки с крышкой, рас- положенной на днище корпуса, по оси которой установлен вал с перемешивающим устройством, привода, соединенного муфтой с валом и размещенного под днищем, иThe bubbler consists of a body with a bottom, a cylindrical shell with a lid located on the bottom of the body, along the axis of which there is a shaft with a mixing device, a drive connected by a coupling to the shaft and placed under the bottom, and

патрубка ввода газа. В цилиндрической обечайке установлена вертикальна цилиндрическа перегородка, образующа камеру , соединенную с патрубком. В крышке по концентрическим окружност м выполнены отверсти . Между перемешивающим устройством и крышкой друг над другом установлены кольцевые перфорированные по концентрическим окружност м перегородки . Нижн перегородка соединена с валом, а отверсти в перегородке выполнены коническими .gas inlet. A cylindrical partition is installed vertically in the cylindrical shell, forming a chamber connected to the nozzle. Holes are made in the cover along concentric circles. Between the mixing device and the lid, annular perforated partitions are mounted over each other along concentric circumferences. The bottom partition is connected to the shaft, and the holes in the partition are made conical.

Барботер работает следующим образом .The bubbler works as follows.

Газ под давлением подаетс по патрубку в камеру и выходит в корпус, заполненный жидкостью в тот момент, когда совмещены отверсти в крышке и перегородках . Газ отсекаетс вращающей перегородкой в виде пузырьков. Частота пульсации пузырьков регулируетс скоростью вращени перегородки и количеством отверстий. Радиальный поток жидкости, создаваемый перемешивающим устройством, вымывает пузырьки из верхней неподвижной перегородки, не дава им скапливатьс и укрупн тьс .The gas under pressure is fed through the nozzle into the chamber and enters the body filled with liquid at the moment when the holes in the lid and partitions are aligned. The gas is cut off by a rotating partition in the form of bubbles. The frequency of the pulsation of the bubbles is controlled by the speed of rotation of the septum and the number of holes. The radial fluid flow created by the mixing device flushes the bubbles out of the upper fixed partition, preventing them from accumulating and coarsening.

Прототип как и аналог обладает р дом недостатков. Газосодержание рг газожидкостной смеси будет низким потому, что перемешивающее устройство создает центробежное поле, в результате чего пузырьки , вылетевшие из отверстий верхней неподвижной перегородки, попав в это поле , сепарируютс , т.е. газожидкостна смесь дегазируетс .The prototype, like the analog, has a number of disadvantages. The gas content Pr of the gas-liquid mixture will be low because the mixing device creates a centrifugal field, as a result of which the bubbles ejected from the openings of the upper fixed partition, once in this field, are separated, i.e. the gas-liquid mixture is degassed.

Отсекаемые дискретные порции газа, образующие пузырьки, не обеспечивают повышени коэффициента массопереноса (бж), так как эти пузырьки не пульсируют (не измен ют своих размеров, не схлопываютс ), т.е. неинтенсивно обновл етс межфазна поверхность.The cut-off discrete portions of gas forming bubbles do not provide an increase in the mass transfer coefficient (BZ), since these bubbles do not pulsate (do not change their size, do not collapse), i.e. The interface is not updated intensively.

Поверхность контакта фаз (а) также небольша , так как пузырьки, полученные данным методом (компрессионный метод), имеют большие размеры.The contact surface of the phases (a) is also small, since the bubbles obtained by this method (compression method) are large.

Цель изобретени - увеличение скорости химического взаимодействи и исключение проскока больших газовых пузырьков в готовый продукт.The purpose of the invention is to increase the rate of chemical interaction and eliminate the leakage of large gas bubbles into the finished product.

Поставленна цель достигаетс тем, что периферийна часть ротора выполнена в виде сужающегос кольцевого канала.The goal is achieved by the fact that the peripheral part of the rotor is made in the form of a tapered annular channel.

Выполнение периферийной части ротора в виде сужающегос кольцевого канала позволит: многократно измен ть величину и направление скорости газа относительно жидкости до полного его растворени . ЭтоPerforming the peripheral part of the rotor in the form of a narrowing annular channel will allow: to repeatedly change the magnitude and direction of the gas velocity relative to the liquid until it dissolves. it

происходит следующим образом. Кавитиру- ющие струи жидкости вылетают из прорезей ротора в кольцевой канал и эжектируют наход щийс там газ. По мере сужени кольцевого канала газожидкостные струи сливаютс в сплошной газожидкостный поток . К тому времени скорость газа изменилась от нул до скорости газожидкостного потока, т.е. относительно жидкости скорость газа стала равной нулю. Под воздейст- вием центробежного пол , создаваемого ротором, большие (сепарируемые под воздействием центробежного пол ) пузырьки газа будут сепарироватьс , перемеща сь в сторону оси аэратора. В этот момент вре- мени направление скорости газа изменитс на противоположное, а ее величина относительно жидкости будет больше скорости газожидкостного потока. Такой режим движени газа способствует повышению коэффициента массопереноса (/Зж), так как интенсивно обновл етс межфазна поверхность;occurs as follows. Cavitating jets of liquid fly out of the rotor slots into the annular channel and eject the gas there. As the annular channel narrows, gas-liquid jets merge into a continuous gas-liquid stream. By that time, the gas velocity has changed from zero to the velocity of the gas-liquid flow, i.e. relative to the liquid, the gas velocity became zero. Under the influence of a centrifugal floor generated by a rotor, large (separated by a centrifugal floor) gas bubbles will separate, moving towards the axis of the aerator. At this point in time, the direction of the gas velocity will change to the opposite, and its magnitude relative to the liquid will be greater than the velocity of the gas-liquid flow. This mode of gas movement contributes to an increase in the mass transfer coefficient (/ ЗЖ), since the interfacial surface is intensively updated;

получить более мелкие газовые пузырьки за счет увеличени скорости столкнове- ни между сепарационными большими газовыми пузырьками, движущимис в направлении к оси аэратора, и последующим газожидкостным потоком, движущимс к периферии. Это позволит увеличить повер- хность контакта фаз (а);obtain smaller gas bubbles due to an increase in the collision rate between the separation large gas bubbles moving in the direction of the aerator axis and the subsequent gas-liquid flow moving to the periphery. This will increase the contact surface of the phases (a);

создать услови дл пульсации и схло- пывани больших газовых пузырьков, за счет изменени гидростатического давлени газожидкостного потока, движущегос по сужающемус кольцевому каналу. В результате изменени гидростатического давлени газовые пузырьки будут увеличиватьс или уменьшатьс в зависимости от того, к периферии или к оси аэратора они перемещаютс . Пульсаци и схлопы- вание газовых пузырьков способствует интенсивному обновлению межфазной поверхности, что повышает коэффициент массопереноса (). В минимальном се- чении кольцевого канала (жидкость не успевает полностью выйти из кольцевого канала за период, когда прорези ротора закрыты, это исключает попадание газа в кольцевой отвод и далее в выходной патру- бок. Таким образом газ не попадает в готовый продукт и не дегазируетс из него, не уменьшаетс коэффициент газосодержани .create conditions for the pulsation and collapse of large gas bubbles by changing the hydrostatic pressure of the gas-liquid flow moving along a narrowing annular channel. As a result of a change in hydrostatic pressure, gas bubbles will increase or decrease depending on whether they move to the periphery or to the axis of the aerator. The pulsation and collapse of gas bubbles contributes to the intensive renewal of the interfacial surface, which increases the mass transfer coefficient (). In the minimum section of the annular channel (the liquid does not have time to completely exit the annular channel during the period when the rotor slots are closed, this prevents gas from entering the annular outlet and further into the outlet pillar. Thus, the gas does not enter the finished product and does not degas from it, the coefficient of gas content does not decrease.

На фиг.1 изображен аэратор, продоль- ный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 в момент, когда прорези ротора закрыты; на фиг.З - то же, когда прорези ротора открыты .Figure 1 shows the aerator, a longitudinal section; figure 2 - section aa in figure 1 at the time when the slots of the rotor are closed; on fig.Z - the same, when the slots of the rotor are open.

Аэратор состоит из корпуса 1 с расположенными в нем входными патрубками 2 и 3 дл жидкости и газа, кольцевым отводом 4 и выходным патрубком 5. На валу 6 в корпусе 1 жестко закреплен ротор 7 с прорез ми 8. Прорези 8 ротора 7 сообщаютс отверсти ми 9 с кольцевым распределителем 10. Покрывные диски 11 и 12 ротора 7 образуют сужающийс кольцевой канал 13 со сферическими стенками 14 и 15. Ротор 7 снабжен импеллером 16. Статор 17 с прорез ми 18 расположен в корпусе 1 кон- центрично ротору. Корпус 1 герметизируетс сальниковой набивкой 19, котора поджимаетс втулкой 20.The aerator consists of a housing 1 with inlet nozzles 2 and 3 for liquid and gas, an annular outlet 4 and an outlet nozzle 5. On the shaft 6 in the housing 1 is a rotor 7 with slots 8 rigidly fixed. The slots 8 of the rotor 7 communicate with openings 9 with an annular distributor 10. The cover disks 11 and 12 of the rotor 7 form a narrowing annular channel 13 with spherical walls 14 and 15. The rotor 7 is equipped with an impeller 16. A stator 17 with slots 18 is located in the housing 1 concentrically with the rotor. The housing 1 is sealed with a stuffing box 19, which is pressed against the sleeve 20.

Аэратор работает следующим образом.The aerator works as follows.

Исходный компонент в виде жидкости поступает по патрубку 2 в ротор 7. Затем через патрубок 3 подаетс газообразный компонент, который по кольцевому распределителю 10 и отверсти м 9 поступает во все прорези 8 и далее в кольцевой канал 13 со сферическими Стенками 14 и 15. Жидкость нагнетаетс ротором 7 через прорези 18 статора 17 в прорези 8. В результате периодического перекрыти прорезей 8 ротора 7 жидкость, поступающа в прорези 8, представл ет собой множество (равное количеству прорезей 8 ротора 7) кавитирую- щих струй, которые эжектируют газ, наход щийс в этих прорез х и сужающемс кольцевом канале 13. После чего газожидкостные струи по мере сужени канала 13 сливаютс в газожидкостный поток, на который действует центробежное поле, создаваемое вращающимс ротором 7. Под действием центробежного пол большие пузырьки газа будут сепарироватьс , изменив направление-своего движени на противоположное, перемеща сь к оси аэратора. В момент полного перекрыти прорезей 8 ротора 7 газожидкостна смесь в виде готового продукта (без больших газовых пузырьков) из кольцевого канала 13 нагнетаетс в кольцевой отвод 4 и далее выводитс из аэратора через выходной патрубок 5. Образующийс в кольцевом канале 13 вакуум заполн етс газом, поступающим через отверсти 9. Сужение кольцевого канала 13 позвол ет в нем сохранить кольцевой жидкостный затвор, предотвращающий проскок газа в кольцевой отвод 4 и далее в выходной патрубок.The source component in the form of a liquid enters the nozzle 2 into the rotor 7. Then the gaseous component is fed through the nozzle 3, which through the ring distributor 10 and the holes 9 enters all the slots 8 and then into the annular channel 13 with spherical Walls 14 and 15. The liquid is injected the rotor 7 through the slots 18 of the stator 17 in the slots 8. As a result of the periodic overlap of the slots 8 of the rotor 7, the fluid entering the slots 8 is a set (equal to the number of slots 8 of the rotor 7) of cavitating jets that eject the gas The gas-liquid jets, as the channel 13 narrows, merge into a gas-liquid flow, which is affected by the centrifugal field created by the rotating rotor 7. Under the action of the centrifugal floor, large gas bubbles will separate by changing their direction movement to the opposite, moving to the axis of the aerator. At the moment of complete overlapping of the slots 8 of the rotor 7, the gas-liquid mixture in the form of the finished product (without large gas bubbles) from the annular channel 13 is injected into the annular outlet 4 and further removed from the aerator through the outlet nozzle 5. The vacuum formed in the annular channel 13 is filled with gas entering through the holes 9. The narrowing of the annular channel 13 allows it to retain an annular liquid shutter, preventing gas from slipping into the annular outlet 4 and further into the outlet.

. При использовании предлагаемого изобретени увеличиваетс скорость химического взаимодействи и снижаютс затраты по рециркул ции газа, который находитс в аэраторе до полного его взаимодействи с жидкостью. Это повышает производительность труда.. When using the present invention, the rate of chemical interaction is increased and the cost of recycling the gas that is in the aerator until it interacts with the liquid is reduced. It increases productivity.

Claims

Claims Aerator comprising a housing with nozzles, a stator and a slotted rotor, characterized in that, in order to increase the rate of chemical interaction and eliminate the leakage of large gas bubbles into the finished product, the rotor is made in the form of a wheel of a centrifugal pump, the peripheral part of the rotor is made in the form of tapering annular channel.

2

Rig.Z