Смеситель



Смеситель
Смеситель
Смеситель
Смеситель

 


Владельцы патента RU 2459656:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" (RU)

Изобретение относится к смесителям, применяемым при очистке природных и сточных вод, и может быть использовано для смешения реагентов и/или воздуха с водой. Смеситель выполнен в виде трубчатого ствола, к которому соосно присоединена входная камера с патрубком для подачи воды и реагентов. В створе соединения входной камеры и ствола расположена диафрагма. На расчетном расстоянии за диафрагмой установлено цилиндрическое тело обтекания, соединенное со стволом радиальными перегородками. Рекомендуемое соотношение внутренних диаметров входной камеры, диафрагмы, ствола, а также диаметра и длины тела обтекания обеспечивает максимальное использование кинетической энергии потока для более полного смешения с реагентами и/или воздухом. Технический результат состоит в снижении материалоемкости конструкции при одновременном обеспечении быстрого и равномерного смешения реагентов с водой по всей площади поперечного сечения ствола. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод, более конкретно - к смешению реагентов и/или воздуха с водой.

Известен смеситель, содержащий трубчатый корпус, внутри которого установлена диафрагма. Непосредственно за диафрагмой по ходу движения потока установлено плоское цилиндрическое тело обтекания в виде шайбы, а перед диафрагмой расположен патрубок для подачи реагентов в обрабатываемую воду [1].

Такой смеситель работает недостаточно эффективно вследствие малого времени перемешивания воды с реагентами в диафрагме и щелевом зазоре между трубчатым корпусом и телом обтекания.

Известен смеситель, содержащий трубчатый ствол, соосно соединенную с ним входную камеру, имеющую тангенциальный патрубок для подачи воды с реагентами, а также цилиндрическое тело обтекания, расположенное внутри корпуса соосно стволу [2].

Это устройство обеспечивает хорошее качество смешения реагентов с водой, но только при значительной длине трубчатого корпуса и тела обтекания (l≥80dk, где dk - внутренний диаметр корпуса), что делает его недостаточно компактным и требует повышенных затрат материалов при изготовлении.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой степени смешения реагентов с водой при малых габаритах устройства за счет более полного использования энергии турбулентных пульсаций потока в корпусе смесителя. Для достижения этого технического результата в смесителе, содержащем трубчатый ствол с соосно соединенной входной камерой, патрубки для подачи обрабатываемой воды и подвода реагентов, диафрагму и расположенное за ней цилиндрическое тело обтекания. Указанная диафрагма расположена в створе соединения входной камеры и ствола, тело обтекания соединяется со стволом радиальными перегородками, а расстояние вдоль оси ствола от диафрагмы до тела обтекания определяется по формуле

Δ=(0,5-0,7)·dд,

где dд - диаметр диафрагмы.

Для обеспечения высокой турбулентности потока и более полного использования его энергии для перемешивания с реагентами при выборе габаритов смесителя отношение внутренних диаметров входной камеры диафрагмы, ствола и диаметра тела обтекания определяется как dвх.к:dд:dс:dо=(8-10):1:(2,5-3):(1,5-2), а длина тела обтекания вдоль оси ствола определяется по формуле

l=(3-5)·dо,

при этом длина каждой радиальной перегородки равна длине тела обтекания.

На чертеже приведен продольный (фиг.1) и поперечный (фиг.2) разрезы предлагаемого смесителя, а также узел А (фиг.3), на котором показаны характерные размеры основных элементов предложенного устройства.

Смеситель (фиг.1) содержит трубчатый ствол 1 и соосно расположенную с ним входную камеру 2, имеющую патрубок 4 для подвода реагентов и/или воздуха. В створе соединения входной камеры и ствола установлена диафрагма 5. Для подачи обрабатываемой воды во входную камеру 2 тангенциально к ней присоединен входной патрубок 3 (фиг.2). В стволе 1 на расстоянии Δ (фиг.3) от диафрагмы соосно устраивается тело обтекания 6 длиной l, соединенное с трубчатым стволом несколькими радиальными перегородками 7.

Смеситель работает следующим образом.

Обрабатываемая вода (жидкость) под некоторым напором подается по патрубку 3 во входную камеру 2 смесителя и за счет тангенциального подвода приобретает вращательное движение. Подача реагентов осуществляется непрерывно через патрубок 4. Далее поток совершает вращательно-поступательное движение по направлению к диафрагме 5, при этом окружная скорость потока uφ (см. фиг.3) при подходе к диафрагме постоянно увеличивается и достигает максимума (uφ, max) в сжатом сечении потока за диафрагмой на расстоянии Δ=(0,5-0,7)·dд. Величина uφ прямо пропорциональна величине продольной скорости потока u в диафрагме, умноженной на отношение диаметров входной камеры и диафрагмы dвх.к/dд. Суммарная относительная скорость потока определяется по соотношению . Далее закрученный поток жидкости попадает в кольцевое пространство между телом обтекания 6 и трубчатым стволом 1. За счет деления указанного кольцевого пространства на секторы с использованием радиальных перегородок 7 в каждом секторе происходит резкое гашение окружной скорости потока и образование зон интенсивного турбулентного перемешивания с высокой степенью диссипации энергии. Высокое качество перемешивания реагентов с водой в предлагаемом смесителе обеспечивает улучшение последующей очистки воды (например, в отстойниках).

Сравнительные лабораторные испытания прототипа [2] и предлагаемого смесителя производились на природной воде с содержанием взвеси 18 мг/л, которая обрабатывалась коагулянтом - раствором сернокислого алюминия (СА) с дозой 20 мг/л. После смешения с реагентом вода отстаивалась в стеклянных цилиндрах емкостью 1 л каждый в течение 2 часов. Пробы отстоянной (осветленной) воды отбирались из верхней части цилиндров и анализировались на содержание взвешенных веществ. Эффект осветления определялся по формуле

где С и Со - соответственно содержание взвешенных веществ в исходной (не обработанной) и отстоянной воде, мг/л.

Расход воды, подаваемой на смесители составлял до 2,5 м3/ч при входном давлении 4·105 Па.

Геометрические размеры прототипа [2]:

Диаметр входной камеры - 70 мм
диаметр ствола - 25 мм
диаметр тела обтекания - 15 мм
длина ствола и тела обтекания - 2 м
потери давления при работе - 2,8·105 Па

Предлагаемое устройство было выполнено по геометрическим размерам в пяти вариантах (таблица 1).

Длина ствола по данным вариантам составляла lс=(1,2-1,5)·l, где l - длина тела обтекания, количество радиальных перегородок - 8. Потери давления при работе предлагаемого смесителя составляли от 1,2·105 Па до 2,8·105 Па в зависимости от варианта.

Данные по эффективности отстаивания воды, обработанной реагентом в смесителе-прототипе [2] (контроль) и различных вариантах предложенного смесителя приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели качества отстоянной воды Контроль Варианты предлагаемого смесителя
1 2 3 4 5
Взвешенные вещества, мг/л 8,2 8,1 7,5 6,9 7,2 7,7
Эффект отстаивания, % 54,4 55,0 58,3 61,7 60,0 57,2

Как следует из таблицы 2, применение смесителя, имеющего рекомендуемые соотношения геометрических размеров основных элементов (вариант 3), привело к существенному улучшению эффекта удаления взвешенных веществ отстаиванием. При вводе в данный смеситель совместно с коагулянтом сжатого воздуха в количестве до 20% от расхода обрабатываемой воды, эффект удаления взвешенных веществ отстаиванием увеличивался дополнительно на 6-8%.

Источники информации

1. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. - М.: Изд-во МГУ. - 2003.

2. Андреев С.Ю., Гришин Б.М. и др. Исследование вихревых смесительных устройств с эмалевыми покрытиями для интенсификации работы флотационных установок // Известия вузов. Строительство. - 2008. - №11-12.

1. Смеситель, содержащий трубчатый ствол с соосно соединенной входной камерой, патрубки для подачи обрабатываемой воды и подвода реагентов, диафрагму и расположенное за ней тело обтекания, отличающийся тем, что диафрагма расположена в створе соединения входной камеры и ствола, тело обтекания соединяется со стволом радиальными перегородками, а расстояние вдоль оси ствола от диафрагмы до тела обтекания определяется по формуле:
Δ=(0,5-0,7)·dд,
где dд - диаметр диафрагмы.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что отношение внутренних диаметров входной камеры, диафрагмы, ствола и диаметра тела обтекания определяется как dвх.к:dд:dс:dо=(8-10):1:(2,5-3):(1,5-2), а длина тела обтекания вдоль оси ствола определяется по формуле:
l=(3-5)·dо,
при этом длина каждой радиальной перегородки равна длине тела обтекания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам получения высокодисперсных гомогенизированных смесей с заданной концентрацией компонентов. .

Изобретение относится к устройствам для перемешивания различных компонентов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. .

Изобретение относится к технике смешивания потоков жидкофазных сред и может быть использовано, например, в энергетике для подготовки к сжиганию различных топливных смесей, в частности мазута, содержащего воду.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки оборотных, природных поверхностных и подземных вод для хозяйственных и питьевых целей. .

Изобретение относится к устройствам для подачи химических веществ в жидкость. .

Изобретение относится к смесительным устройствам для смешения компонентов при их транспортировке по магистральным трубопроводам и может использоваться в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к смешиванию сыпучих материалов и может быть использовано в комбикормовой, пищевой и химической промышленности. .

Изобретение относится к способу гидратации гелевых частиц для обработки подземной скважины и может использоваться в нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к смешиванию биологического и минерального топлива и может использоваться в двигателестроении. .

Изобретение относится к устройству для смешивающей транспортировки текучих сред при осуществлении теплообмена и может использоваться для теплообмена, перемешивания и проведения реакций в низковязких и высоковязких текучих средах, в частности полимерах и пищевых продуктах.

Изобретение относится к смешению сыпучих материалов и может использоваться в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности, а именно к приготовлению тонкодисперсных эмульсий в системах, состоящих из взаимно нерастворимых компонентов, например водной фазы и масла

Изобретение относится к технике физико-химических превращений текучих сред и может использоваться в химических, пищевых, фармацевтических технологиях, а также для получения эмульсий, состоящих из трудно смешиваемых компонентов

Изобретение относится к перемешиванию жидких и порошкообразных веществ и может использоваться в химической, лакокрасочной, пищевой промышленности

Изобретение относится к статическому смесительному устройству, содержащему проточный канал и распределенные по поперечному сечению проточного канала смесительные элементы в виде расположенных на проходящей в направлении потока стенке обтекаемых тел, каждое из которых ограничено проходящей под углом к стенке, исходящей из проходящего поперек направления потока основания, сужающейся отклоняющей поверхностью и двумя выступающими из стенки, сходящимися в проходящей поперек оси канала кромке на противоположной основанию стороне обтекаемых тел направляющими поверхностями

Изобретение относится к способу изготовления многослойных панелей с заполнителем из газонаполненной пластмассы

Изобретение относится к устройству для непрерывного смешивания извлеченного из хранилища природного газа с кислородом в горючий газ для нагревания находящегося под давлением природного газа перед его расширением или после него

Изобретение относится к способу получения органических смол в виде гранул из жидких исходных веществ (промежуточных продуктов), которые подвергаются быстрой полимеризации в заданном режиме, и устройству для формирования отдельных твердых гранул полимерного материала

Изобретение относится к авиадвигателестроению

Изобретение относится к смешению двух или более потоков текучей среды и может использоваться в реакторах каталитического парциального окисления
Наверх