RU2194024C2

RU2194024C2 - Aerator

Info

Publication number: RU2194024C2
Application number: RU2000129745A
Authority: RU
Inventors: Борис Борисович Булгаков; Алексей Борисович Булгаков
Original assignee: Борис Борисович Булгаков; Алексей Борисович Булгаков
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: mixing technique; cleaning contaminated run-off; production of gas-and-liquid mixtures in various industries, production of bitumens, in particular. SUBSTANCE: aerator is provided with pump whose outlet is connected to outlet branch pipe provided with first air intake branch pipe. It is also provided with axial packing; outlet branch pipe is provided with second air intake branch pipe. Axial packing is placed in outlet branch pipe between first and second air intake branch pipes. Proposed device ensures reduction of consumption of air by 15-30%, increase of rate of oxidation by 30-60% and reduction of oxygen concentration in upper portion of column by 2.5-3.5% with no change in other parameters. EFFECT: enhanced efficiency. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области смесительной техники и может быть использовано для очистки загрязненных стоков, получения газожидкостных смесей в различных областях техники, в частности при производстве битумов. The invention relates to the field of mixing technology and can be used to clean contaminated effluents, to obtain gas-liquid mixtures in various fields of technology, in particular in the production of bitumen.

Наиболее близким к предложенному является эжекторный аэратор, содержащий насос, выход которого подключен к выходному патрубку, выполненному с наружной конической осевой насадкой, образующей с выходным патрубком первый воздухозаборный патрубок (см. патент РФ 2142433 С1, кл. C 02 F 3/22, опубл. 10.19.99). Closest to the proposed one is an ejector aerator containing a pump, the outlet of which is connected to an outlet nozzle made with an external conical axial nozzle forming the first air inlet nozzle with the outlet nozzle (see RF patent 2142433 C1, class C 02 F 3/22, publ. . 10.19.99).

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность смешения (в первую очередь из-за того, что в жидкость попадают крупные пузырьки воздуха размером около 1-2 мм), а также невозможность регулировать расход воздуха в широких пределах, что обусловлено как подачей воздуха в патрубок, так и струйным способом подачи водовоздушной смеси в жидкую среду. The disadvantage of this device is the lack of mixing efficiency (primarily due to the fact that large air bubbles about 1-2 mm in size fall into the liquid), as well as the inability to control the air flow over a wide range, which is due to both the air supply to the pipe, and a jet method of supplying a water-air mixture to a liquid medium.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности смешения газа с жидкостью, возможность регулировать содержание газа в смеси в широких пределах. Thus, the technical result expected from the use of the invention is to increase the efficiency of mixing gas with liquid, the ability to control the gas content in the mixture over a wide range.

Указанный результат достигается тем, что в аэраторе, содержащим насос, выход которого подключен к выходному патрубку, выполненному с осевой насадкой и первым воздухозаборным патрубком, выходной патрубок выполнен со вторым воздухозаборным патрубком, причем осевая насадка размещена в выходном патрубке между первым и вторым воздухозаборными патрубками. This result is achieved by the fact that in the aerator containing a pump, the output of which is connected to an outlet nozzle made with an axial nozzle and a first air inlet nozzle, the outlet nozzle is made with a second air inlet nozzle, the axial nozzle being placed in the outlet nozzle between the first and second air inlets.

При этом осевая насадка может быть выполнена кавитирующей и/или турбулизирующей, а выходной патрубок - в виде проточной камеры с конфузором и диффузором. In this case, the axial nozzle can be made cavitating and / or turbulizing, and the outlet pipe can be in the form of a flow chamber with a confuser and a diffuser.

Рекомендуется также проточную камеру выполнить с люком для смены осевой насадки, в крышке которого размещен второй воздухозаборный патрубок. It is also recommended that the flow chamber be made with a hatch for changing the axial nozzle, in the lid of which there is a second air intake pipe.

Кроме того, первый воздухозаборный патрубок может быть выполнен нагнетающим. In addition, the first air inlet can be made pumping.

Целесообразно также первый и второй воздухозаборные патрубки выполнить с элементами регулировки расхода. It is also advisable to carry out the first and second air inlets with flow control elements.

И, наконец, аэратор может быть снабжен выходным коллектором, соединенным с выходом выходного патрубка. And finally, the aerator can be equipped with an output manifold connected to the output of the outlet pipe.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, поясняющая одно из возможных применений предлагаемою аэратора, на фиг.2 - разрез аэратора. In FIG. 1 shows a block diagram of a device explaining one of the possible applications of the proposed aerator, figure 2 is a section of the aerator.

Устройство, изображенное на фиг.1, содержит емкость 1 с жидкостью, первый входной (нагнетающий) воздухозаборный патрубок 2, выходной патрубок 3, насос 4. Патрубок 3 может быть подключен к коллектору 5, размещенному в емкости (колонне) 1. Коллектор может быть выполнен с выходными отверстиями или соплами. Второй входной воздухозаборный патрубок 6 и патрубок 2 снабжены элементами 7, 8 регулировки расхода соответственно. Осевая насадка 9 размещена в полости патрубка 3 между патрубками 2 и 6 по ходу движения среды в патрубке 3. Патрубок 2 может подключаться к источнику сжатого воздуха 10. The device shown in figure 1, contains a container 1 with a liquid, a first inlet (discharge) air intake pipe 2, an outlet pipe 3, a pump 4. The pipe 3 can be connected to a collector 5 located in the tank (column) 1. The collector can be made with outlet holes or nozzles. The second inlet air intake pipe 6 and the pipe 2 are provided with flow control elements 7, 8, respectively. The axial nozzle 9 is placed in the cavity of the pipe 3 between the pipes 2 and 6 in the direction of the medium in the pipe 3. The pipe 2 can be connected to a source of compressed air 10.

Насадка 9 может быть выполнена в виде кавитирующей насадки 11, турбулизирующей насадки 12 или их комбинаций (фиг.2). The nozzle 9 can be made in the form of a cavitating nozzle 11, a turbulizing nozzle 12, or combinations thereof (Fig. 2).

Патрубок 3 (фиг.2) может крепиться на фланцах 13 и быть выполнен в виде конфузора 14, диффузора 15 и проточной камеры 16. Сменные насадки 11,12 устанавливаются на шпильке 17. Насадка 9 может выполняться в виде нескольких последовательно размещенных по оси камеры 16 конусов или усеченных конусов в виде одной или нескольких последовательных крыльчаток, в виде комбинации крыльчаток (являющихся турбулизирующими элементами) и конусов (являющихся кавитирующими элементами). Размещение кавитирующей насадки 9 между патрубками 2 и 6 означает, что патрубок 2 размещен до зоны низкого давления 18 и/или зоны кавитации 19, а патрубок 6 расположен вблизи зоны 18 или непосредственно в ней. Для смены насадок 11,12 служит отверстие 20 люка, закрытое герметичной крышкой 21. The pipe 3 (figure 2) can be mounted on the flanges 13 and can be made in the form of a confuser 14, a diffuser 15 and a flow chamber 16. Replaceable nozzles 11,12 are mounted on the stud 17. The nozzle 9 can be made in the form of several sequentially placed along the axis of the chamber 16 cones or truncated cones in the form of one or more consecutive impellers, in the form of a combination of impellers (which are turbulizing elements) and cones (which are cavitating elements). Placing the cavitating nozzle 9 between the nozzles 2 and 6 means that the nozzle 2 is placed to the low pressure zone 18 and / or the cavitation zone 19, and the nozzle 6 is located near the zone 18 or directly in it. To change the nozzles 11,12 is the hole 20 of the hatch, closed with a sealed cover 21.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С нижней части колонны 1 подлежащая аэрированию жидкость, например замазученная вода или гудрон, попадает на всас насоса 4, откуда подается на вход патрубка 3 (конфузора 14). На вход патрубка 3 через патрубки 2 и/или 6 подается газ (воздух). В месте расположения насадки 9 (11 и/или 12) жидкость, смешанная с воздухом, поступающим в патрубок 3, ускоряется, давление насыщенных паров падает и жидкость вскипает, а после прохождения насадки 9 при повышении давления происходит схлопывание микропузырьков в зоне кавитации 19. Перед зоной 19 размещена зона пониженного давления 18, в которой и располагают патрубок 2. Схлопывание микропузырьков сопровождается выделением кинетической энергии микроструй, гомогенизарующих поток и дробящих включения, в том числе и пузырьки воздуха, т.е. процесс парогазовой кавитации. From the bottom of the column 1, the liquid to be aerated, for example, oiled water or tar, enters the pump inlet 4, from where it is supplied to the inlet of the pipe 3 (confuser 14). At the input of the pipe 3 through the pipes 2 and / or 6, gas (air) is supplied. At the location of the nozzle 9 (11 and / or 12), the liquid mixed with the air entering the nozzle 3 is accelerated, the vapor pressure drops and the liquid boils, and after the nozzle 9 passes, the microbubbles collapse in the cavitation zone 19. When the pressure increases, before zone 19 contains a reduced pressure zone 18, in which the nozzle 2 is located. The collapse of microbubbles is accompanied by the release of kinetic energy of microjets, homogenizing the flow and crushing inclusions, including air bubbles, i.e. process of combined-cycle cavitation.

В результате образуется жидкостно-воздушная, например гудронно-воздушная (или водовоздушная), пульпа и процесс аэрации в камере 16 интенсифицируется в силу большою массопереноса в процессе газовой кавитации. Из патрубка 3 пульпа поступает в коллектор 5, через сопла которого выходит не воздух, а жидкостно-газовая смесь, например гудронно-воздушная или водовоздушная пульпа с диаметром пузырьков воздуха ~ 1÷20 мкм. В результате, например, при окислении гудрона увеличивается массообмен в нижней части колонны 1 (фиг.1) как за счет струй жидкости, так и за счет резкого увеличения площади контакта гудрона (окисляемых примесей) с кислородом. Применительно же к очистке воды от нефтепродуктов основной эффект достигается за счет их контакта с микропузырьками в процессе их всплытия через толщу жидкости. В случае приготовления водовоздушной пульпы для рыбозащитных устройств получаются мощные водовоздушные струи. The result is a liquid-air, for example air-tar (or water-air) pulp, and the aeration process in the chamber 16 is intensified due to the large mass transfer in the process of gas cavitation. From the nozzle 3, the pulp enters the collector 5, through the nozzles of which not air, but a liquid-gas mixture, for example air-tar or water-air pulp with a diameter of air bubbles of ~ 1 ÷ 20 μm, comes out. As a result, for example, during the oxidation of the tar, the mass transfer in the lower part of the column 1 increases (Fig. 1) both due to jets of liquid and due to a sharp increase in the contact area of the tar (oxidized impurities) with oxygen. As applied to water purification from oil products, the main effect is achieved due to their contact with microbubbles during their ascent through the fluid. In the case of the preparation of a water-air pulp for fish protection devices, powerful water-air jets are obtained.

Предлагаемое устройство, например, в производстве битума обеспечивает сокращение расхода воздуха на 15...30%, увеличение скорости окисления на 30. . . 60%, уменьшение концентрации кислорода в верхней части колонны до 2,5... 3,5% при прочих равных условиях. The proposed device, for example, in the production of bitumen provides a reduction in air consumption by 15 ... 30%, an increase in the oxidation rate by 30.. . 60%, a decrease in oxygen concentration in the upper part of the column to 2.5 ... 3.5%, ceteris paribus.

Claims

1. An aerator comprising a pump, the outlet of which is connected to an outlet nozzle made with an axial nozzle and a first air inlet, characterized in that the outlet nozzle is made with a second air inlet, the axial nozzle being placed in the outlet between the first and second air inlets.

2. The aerator according to claim 1, characterized in that the axial nozzle is made cavitating and / or turbulizing, and the outlet pipe is in the form of a flow chamber with a confuser and a diffuser.

3. The aerator according to claim 2, characterized in that the flow chamber is made with a hatch for changing the axial nozzle, in the lid of which there is a second air intake pipe.

4. The aerator according to claim 1, characterized in that the first air inlet is made pumping.

5. The aerator according to claim 1, characterized in that the first and second air inlets are made with flow control elements.

6. The aerator according to claim 1, characterized in that it is equipped with an output manifold connected to the output of the outlet pipe.