Устройство для аэрации воды

 

Изобретение касается смешения жидкостей с газами. Целью изобретения является интенсификация.процесса аэрации и снижение энергозатрат . Устройство содержит водоподводящий трубопровод 1, переходящий во внешний конфузор 2 с цилиндрической смесительной камерой 3, заканчивающейся диффузором 4, внутренний конфузор 5 с цилиндрической смесительной камерой 6. Внутри конфузора 5 соосно с ним размещен воздухоэаборный трубопровод 7, на выходе которого закреплен кавитационный элемент в виде диффузора 8. Между внутренним конфузором 5 и воздухозаборным трубопроводом 7, а также между внешним 2 и внутренним 5 конфузорами, расположены закручивающиеся в противо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1643473 А 1 (я) С 02 F 3/20

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОВРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

Н А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 щий трубопровод 1 переходящий во внешний конфузор 2 с цилиндрической смесительной камерой 3, заканчивающейся диффузором 4, внутренний конфузор 5 с цилиндрической смесительной камерой 6. Внутри конфузора 5 со осно с ним размещен воздухоэаборный трубопровод 7, на выходе которого закреплен кавитационный элемент в виде диффузора 8, Между внутренним конфузором 5 и воздухозаборным трубопроводом 7, а также между внешним

2 и внутренним 5 конфузорами, расположены закручивающиеся в противо(21) 4640720/26 (22) ?3.01.89 (46) 73.04,91. Бюл, В 15. (75) С.В.Волейник (53) 628.356(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 131539?, кл. С 02 F 3/70, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРА11ИИ ВОД11 (57) Изобретение касается смешения жидкостей с газами. Целью изобретения является интенсификация процесса аэрации и снижение энергозат.рат. Устройство содержит водоподводя1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1643473

10 положные стороны лопасти 9 и 10, имеющие в сечении клиновидный профиль с острой передней кромкой. В теле лопастей 9 и 10 выполнены каналы I! и

12, сообщающиеся между собой и с воздухозаборным трубопроводом 7 и выходящие на тыльную сторону лопастей 9 и 10, Вода в конфузорах 2 и 5 разделяется на два потока. При обтекании лопастей 9 и 10, а также диффузора

8 потоками жидкости, образуются суперкавериы, Разность давлений н суперИзобретение относится к смешению жидкостей с газами и.может быть использовано, в частности, при биологической очистке сточных вод, Целью изобретения является интенсификация процесса аэрации и снижение энергетйческих затрат.

На фиг.l представлено устройство, продольный разрез; на фиг.2 — узел l на фиг,l; на фиг.3 — .сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.2.

Устройство для аэрации жидкости содержит водоподводящий трубопровод

1, переходящий во внешний конфуэор 2 с цилиндрической смесительной камерой

3, заканчивающейся диффузором 4. Коаксиально внешнему конфуэору 2 рас" положен внутренний конфузор 5, заканчивающийся цилиндрической смесительной камерой 6, Внутри конфузора 5 соосно ему размещен воздухоэаборный трубопровод 7 40

Г-образной формы, на выходе к6торого закреплен кавитационный элемент, выполненный в виде диффузора 8, Между внутренним конфузором 5 и ноздухоэаборным трубопроводом 7, а также между внешним 2 и внутренним 5 конфузорами расположены закручивающиеся в противоположные стороны лопасти 9 и

10 имеющие в сечении клиновидный профиль с острой передней кромкой

50 (суперканитирующий профиль), В теле лопастей 9 и 10 выполнены каналы 11 и 12 сообщающиеся между собой и с воздухозаборным трубопроводом 7 и выходящие на тыльную сторону лопастей

9 и 10;

Устройство для аэрации воды работает следующим образом; кавернах и в воздухоэаборном трубопроводе 7 обуславливает инжекцию воздуха непосредственно н суперканерны.

В результате взаимодействия двух противоположно закрученных двухфазных потоков н цилиндрической смесительной камере 3 результирующий поток сильно турбулизируется, что способствует интенсивному растворению воздуха в воде, Изобретение позволя1 ет повысить степень очистки сточных нод. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, Иода подается через водоподводящий трубопровод 1 в конфузоры 2 и 5, разделяясь на дна потока: внешний и внутренний. В конфузорах скорость потокон увеличивается, достигая необходимой величины (10-15 м/с), а статическое давление падает. При обтекании лопастей 9 и .10 соответственно внутренним и внешним потоками воды, они закручиваются в противоположные стороны. Суперканитирующий профиль лопастей обуславливает образование за ними присоединенных развитых кавитационных полостей (суперкаверн}, давление в которых меньше парциальных давлений растворенных в воде газов.

Разность давлений в полостях супер" каверн и в воздухозаборном трубопроводе 7,вызывает инжекцию воздуха че" рез каналы 11 и 12. В сильно турбулизиронанных хвостовых частях каверн происходит образование и oTpbIB микропузырьков воздуха. Таким образом за лопастями, создается двухфазная плотноупакованная водовоздушная смесь.

При обтекании внутренним потоком, состоящим из воды и наполненных воздухом пузырьков диффузора 8, также образуется присоединенная каверна. Наличие микропуэырьков воздуха в потоке способствует образованию устойчивой каверны с минимальными энергетическими затратами. Разность статических

1 давлений в потоке воды и в кавитационной полости за диффуэором 8 обуславливает инжекцию воэдуха. Унос газа через хвостовую часть канерны с образованием полей кавитационных пузырьков> а также диффузия воздуха через поверхность .раздела фаз (поверхность каверны) способствует постоянной инжекции воздуха в полость каверны, а

16434 следовательно, и насыщению воды кислородом. За кавитационным элементом в смесительной камере 6 в результате повышения статического давления часть кавитационных пузырьков схлопыД вается и воздух, находящийся з них, растворяется в воде. Илотноупакованные кавитационными пузырьками закрученныее в противоположные стороны внеш-10 ний поток воды и соосный ему внутренний поток, выходящий иэ смесительной камеры 6, встречаются в смесительной камере 3. В результате взаимодействия двух противоположно закрученных пото- 1 ков в камере 3 происходит резкая турбулнэация потока воды, что приводит к активному схлопыванию кавитационных пузырьков по всему сечению потока с образованием кумулятивных микростру- 20 ек, скорость которых достигает 1000— .!300 и/с, а давление в точках схлопывания (10 — 15) ° 10 МПа.

За с..рТ кавитационко-кумулятивногc. воздействия происходит инт нсивное 25 перемешнванке и растворение воздуха в вод;., Б диффузоре 4 кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную = уменьшением скорости и повыше:ием статического давления, что 30 способствует дальнейшему преобразованию двухфазной смеси в однофаэную.

Вьлолнение лопастей 9 и 10 клиновидной формы в сечении с острой передней кромкой, а кавитационного элемента — в виде диффузора 8, позволяет получить развитую поверхность контакта двух фаз (воздух — вода), величина которой может регулироваться как изменением геометрии кавитаторов (угол «0 атаки, шаг лопастей и степень загроможде; ия потока) так и гидродинамйчес73

6 кими характеристиками потока (скорость и давление) . Суперкавитирующий профиль лопастей и форма кавитационного элемента в виде диффуэора 8 обеспечивают также минимальные гидравлические потери, а следовательно, и снижение энергетических затрат при реализации режимов гидродинамической кавитации.

Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод.

Формула изобретения

1. Устройство для аэрации воды, содержащее водоподводящий и воздухоэаборный трубопроводы, коаксиально расположенные внешний и Внутренний конфуэоры с цилиндрическими смеснтельными камерами, диффузор, установленный на выходе цилиндрической смесительной камеры внешнего конфузора, H расположенные между воздухозаборным трубопроводом и внутренним конфузором, а также между внутренним и внеш-.. ним конфузорами закручивающиеся в противоположные стороны лопасти с каналами подводя воздуха, сообщающимися с воздухозаборным трубопроводом, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью интенсификации процесса аэоации и снижения энергетических затрат, оно снабжено кавитационным элементом, установленным на выходе воздухоэаборного трубопровода, закручивающиеся лопасти выполнены с клиновидным профи-.; лем в сечении и с острой передней кромкой, а каналы в лопастях выполнены с выходом на тыльную сторону последних.

2. Устройство по п.i о т л и ч аю щ е е с я тем, что кавитационный элемент выполнен и форме диффузора.

1643473

Я-А

Сбавя

Составитель В.Кулемии

Редактор И.Дербак Техред М.Дидьщ Корректор Т.Малец

Заказ !214 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Гос

И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент™ r Ужгор д жгород, ул. агарина, 1 1