Устройство для механического удаления газов из жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для дегазации жидкости и может быть использовано в технологических процессах химической, нефтедобывающей, пищевой, энергетической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации жидкости. Устройство содержит емкость, установленный в ней полый вал с полыми лопастями осенесимметричного профиля, полости которых сообщены с полым валом через отверстия в его стенках. Емкость разделена горизонтальными перегородками с переливными отверстиями на ярусы, в которых расположены лопасти. К лопастям прикреплены кавитационные пластины. При вращении лопастей в зоне кавитационных пластин создается разрежение, вызывающее диффузию растворенного газа, который, десорбируясь, через полые лопасти и вал отводится из аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1607867 А 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gy)g В 01 D 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 446 7298/23-26 (22) 14.06.88

: (46) 23.11 ° 90. Бюл. № 43 (72) В.А.Шарапов, М.И.Рунов и С.M.Ëóöåíêî (53) 66.069.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1001963, кл. В 01 D 19/00, 1981.

Патент СНА ¹ 3616601, кл. В 01 D 19/00, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО

УДАЛЕНИЯ ГАЗА ИЗ ЖЩКОСТИ (57) Изобретение относится к устрой, ствам для дегазации жидкости и может быть использовано в технологических процессах химической, нефтедобывающей, пищевой, энергетической и других

Изобретение относится к устройст, вам для дегазации жидкостей и может . быть использовано в технологических процессах хймической, нефтедобывающей, пищевой, энергетической и других от- раслях промышленности.

Цель изобретения является повышение эффективности дегазации жидкости.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вертикальный разрез; .на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — узел I на фиг. 1.

Устройство содержит емкость 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в котором установлены горизонтальные перегородки 4 с диаметрально противо- .положными переливными отверстиями 5, разделяющие емкость на ярусы, а на

2 отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение эффективности дегазации жидкости. Устройство содержит емкость, установленный в ней полый вал с полыми лопастями осенесимметричного профиля, полости которых сообщены с полым валом через ° отверстия в его стенках, Емкость разделена горизонтальными перегородками с переливными отверстиями на ярусы, в которых расположены лопасти. К лопастям прикреплены кавитационные пластины. При вращении лопастей в зоне кавитационных пластин создается разре,жение, вызывающее диффузию растворенного газа, который, десорбируясь, че- а

Ж

: рез полые лопасти и вал отводится из аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. боковых поверхностях имеются отражательные пластины б, вертикальный по- лый вал 7 с отверстиями 8, торцовые .части которого заглушены, коллектор 9, ЯЪ полость которого сообщается с полым (, 1 валом 7 через отверстия 10. На полом валу 7 ярусно закреплены полые лопас- Q() ти 11, разделенные перегородками 4.. р Полые лопасти выполнены в виде осенесимметричных полупрофилей с рядом от:верстий 12 в кормовой части, а сверху и снизу к лопастям наклонно прикрепленным кавитационные пластины 13, верхняя из которых расположена под . Ъ

0 углом Ы =7-10 к оси полупрофиля по направлению к верхним ярусам, а ниж-. няя . — под углом 1 =3-5 к оси полупрофиля по направлению к нижним ярусам.

3 160

В пластинах выполнены внутренние сужающиеся в направлении, обратном вращению вала, сквозные каналы 14.

Площади отверстий в кормовой части лопастей выполнены уменьшающимися по мере приближения к оси вращения вала.

Между верхней и нижней кавитационными пластинами установлены вертикальные перегородки 15. Устройство снабжено приводом 16 вращения вала, сепаратором 17 и источником 18 создания. вакуума (насосом). Полости лопастей сообщены через отверстия 8 в стенке вала с полостью вала, которая через отверстия 10 сообщена с коллектором

9 и через сепаратор 17 с источником

18 вакуума.

Отверстия 8 в стенке вала выполнены с уменьшающейся площадью от нижних к верхним ярусам.

Устройство работает следующим образом.

В емкость 1 через патрубок 2 поступает жидкость, в которой растворен газ. Привод 16 приводит во вращение полый вал 7 с полыми лопастями 11.

Как только лопасти 11 наберут установленную скорость, которая обеспечивает образование в пространстве между кавитационными пластинами 13 устойчивой кавитационной (вакуумной) зоны, включается в работу источник 18 вакуума.

При этом на границе кавитационной зоны происходит диффузия растворенных газов, т.е. протекает процесс десорбции. Кроме того, вытекающие с большой скоростью из внутренних сужающихся сквозных каналов 14 струи жидкости пронизывают прилегающий к кавитационной зоне объем жидкости с ее одновременным перемешиванием. При этом струи жидкости передают прилегающим слоям жидкости за счет внутреннего трения часть своей кинетической энергии, приводя их в движение.

В пространстве, которое занимают эти слои, возникает разрежение. Снижение давления заставляет жидкость подсасываться в эту часть пространства и при этом из нее в кавитационную зону дополнительно вьделяется растворенный газ.

При вращении лопастей 11 в ярусных жидкостных камерах с установленной скоростью помимо радиальной циркуляции жипкости еще создается дополни/ тельная осевая скорость за счет того, 7867 4

40 что при обтекании жидкостью осенесимметричных профилей лопастей с установленными на них несимметрично кавитационными пластинами 13 под и над лопастями создается разность давлений, Под действием этой разности давлений жидкость получает в момент прохождения . переливных отверстий дополнительный восходящий импульс при ее перемещении из нижних жидкостных камер в верхние, увеличивает производительность устройства.

Из нижнего яруса жидкость через отверстия 5 в горизонтальной перегородке 4 поступает в вышерасположенные яруса, где оставшиеся не выделенными растворенные газы удаляются аналогичным путем, Такая обработка одного и того же потока жидкости происходит последовательно, непрерывно и многократно в каждой вышерасположенной жидкостной камере, обеспечивая удаление из нее растворенных газов, тем самым снижая их концентрации до допустимых норм.

Отражательные пластины 6, установленные на боковых поверхностях каждой жидкостной камеры, предотвращают вращение жидкости в пристенном слое, образование воронки и способствуют турбулизации этого слоя, а тем самым и выделению растворенных газов. Выделившиеся в кавитационных зонах растворенные газы через отверстия 12, полые лопасти 11, отверстия 8, полый вал 7 и отверстие 10 в нем, коллектор

9 поступают в сепаратор 17, где отделяется капельная жидкость и источником 18 вакуума выбрасывается на компримирование в технологический процесс или в атмосферу, а дегазазированная жидкость через патрубок 3 поступает в технологический процесс.

Горизонтальные перегородки образуют в емкости по высоте ряд ярусных жидкостных камер, что позволяет подвергать один и тот же поток жидкости многократной обработке лопастями. Переливные отверстия в перегородках увеличивают путь истечения жидкости из камеры в камеру, что удлиняет время обработки. Форма полой лопасти в виде осенесимметричного профиля, большей выпуклостью обращенной вверх, и разные углы наклонов верхней и нижней кавитационных пластин обеспечивают жидкости в момент прохождения лопастями переливных отверстий за счет

5 1607867 6 создаваемой разности давлений под и — по высоте, уменьшающимися от нижнего над лопастями дополнительный восхо- яруса к верхнему также способствует дящий поток и тем самым увеличива- выравниванию гидравлических сопротивется производительность устройства. лений и равномерному отсосу выделяемых газов по высоте емкости.

Кавитационные пластины способствуют созданию устойчивых зон разрежения за счет высокой турбулизации потока жидкости в хвостовой части лопастей и появляющейся вследствие этого разности парциальных давлений растворенного газа в жидкости, движущейся поперек поверхности пластин и в райо.не кавитационной полости, что приводит к дополнительной десорбции растворенного газа в полости лопастей.

Внутренние сужающиеся сквозные каналы, выполненные в кавитационных пластинах, обеспечивают создание 29 струй жидкости с повышенной скоростью.

Вертикальные перегородки, установленные между кавитационными пластинами, предотвращают радиальные перетоки жидкости внутри полости разрежения 25 вдоль кормовой части полупрофилей лопастей от центра к периферии и тем самым исключается возможность попадания ее внутрь полостей.

Экспериментально установлено, что 30 оптимальными углами установки кавитационных пластин являются: .верхняя пластина oL1 =7-10 к оси профиля по о направлению к верхним ярусам, нижняя

0 о =3-5 к оси профиля по направлении г 35 к нижним. Уменьшение углов наклона меньше 7 верхней пластины и Зо нижней приводит к снижению скорости десорбции, а также к уменьшению полезного активного объема кавитационной 4О полости, Увеличение углов наклона пластин о о более 10 верхней и 5 нижней. приводит к резкому увеличению гидравлического сопротивления и, как следствие, — 45 увеличению энергозатрат на привод лопастей. При этом существенного увели,чения скорости десорбции газа не происходит, Выполнение отверстий в кормовой участи полых лопастей с переменной площадью, уменьшающейся в ряду по мере приближения к оси вращения вала,,, выравнивает гидравлические сопротив)ления, что создает условия для рав- 55 ! номерного отсоса выделяемых из жидкости газов по сечению лопасти.

Выполнение площадей отверстий в вертикальном полом вале переменными

Испытывают устройство, состоящее из емкости объемом 10 л, в которой устанавливается полый вал с коллектором в верхней части, а в нижней в три яруса закрепляются полые лопасти, наружная поверхность которых имеет перфорацию, причем лопасти имеют прямо противоположный наклон. Вал с ярусно -расположенными полыми лопастями приводится во вращательное движение от электродвигателя мощностью 200 Вт (известный).

Предлагаемое устройство, состоящее из емкости, снабженной горизонтальными перегородками с противоположно расположенными переливными отверстпями, полого вертикального вала с отверстия— ми, в верхней части которого устанавливают коллектор, а в нижней в три яруса закрепляют полые лопасти, выполненные в вице осенесимметричного полупрофиля, в кормовой части которого несимметрично прикреплены кавитационные пластины с углами установки о о верхняя o(, =7-10, нижняя Йг — 3 — 5

В пластинах выл олне ны в ну тр ен ние сужающиеся сквозные каналы. В качестве исходной испытываемой среды служит пресная вода с содержанием в ней растворенного кислорода 11,8 мг/л. Установленные обороты вала, при которых образуются устойчивые кавитационные вакуумные зоны вокруг лопастей и между кавитационными пластинами, в обоих случаях находились в пределах 88,4 об/с. Выделяемый из воды растворенный кислород через полые лопасти, полый.вал, коллектор и сепаратор отво-. дится в атмосферу с помощью вакуумнасоса.

Определение содержания в воде растворенного кислорода до и после его механического удаления осуществляют иодометрическим методом по Винклеру.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как показывают испытания, предлагаемое устройство позволяет снизить остаточное содержание растворенного кислорода в воде примерно в 1314 раз по сравнении с известным.

1607867

Время дегазации, мин

Устройство

Среднее остаточед нее ход ное держа-. е кисное содержание кисрода в де, лорода в воде, мг/л

11,8

7,3

6 11,8

0,5

Формула изобретения

1. Устройство для механического удаления газа из жидкости, включаюЩее 5 емкость с входным и выходным патрубками, вертикальный полый вал с отверс" тиями в его стенке, ярусно закреплен- ные на валу полые лопасти, полости, которых сообщены через отверстия с йолостью вала, соединенной с источником вакуума, привод вращения вала, о т:л..и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности про цесса дегазации жидкости, оно снабжено расположенными ярусами между лопастями горизонтальными перегородками с переливными отверстиями на противоположных ,их концах, полые лопасти выполнены в виде осенесимметричных полупрофи- 2О лей с рядом отверстий в кормовой части и снабжены кавитационными плас тинами, установленными наклонно к оси поперечного сечения профиля и

Известное (емкость с вертикальным полым валом с насаженными на нем ярусно полыми лопастями)

Предлагаемое (емкость с горизонтальными перегородками с переливными отверстиями в них, полым валом с ярусно насаженными на нем полыми лопастями (осенесимметричного полупрофиля) с кавитационными пластинами) прикрепленными к кормовой части сверху и снизу лопасти, и вертикальными перегородками, расположенными между верхней и нижней кавитационными пластинами, при этом последние выполнены с внутренними сужающимися сквозными каналами.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что верхняя кавитационная пластина установлена под углом 7-10 к оси полупрофиля по ь направлению к верхним ярусам, а нижняя — 3-5 к оси полупрофиля по нао правлению к нижним.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что площади отверстий в кормовой части полых лопастей уменьшаются к оси вращения вала.

4. Устройство по п. 1 о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что отверстия в стенке полого вала выполнены с уменьшающейся площадью от нижних к верхним ярусам.

1607867