Способ насыщения жидкости газом и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к рыбоводству , предназначено для насыщения газом воды в резервуарах с рыбой и направлено ка интенсификацию процесса массообмена и снижение энергетических затрат. Для этого в способе нажидкости газом, предусматои ; вающем инжекцию газа через пористую перегородку, последней сообщают бательные движения в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превышающей диаметр поры. Это позволяет снизитьразмер пузырьков газа в 1,7 раза и увеличить их количество, что повышает площадь контактирующих фаз. Устройство для осуществления способа содержит инжекционную камеру (к) 1 с пористой перегородкой 2 и привод для сообщения К 1 колебательного движения, представляющий собой автоколебательный пневматический механизм (АПМ). АПН включает корпус 5 с поршнем СП) 6, впускной канал 13 AIM сообщен с каналом 14 подвода инжектируемого газа, а вьтускной канал 7 - с каналом 4 для подачи газа в К 1. Перегородка 2 установлена в плоскоети, параллельной направлению движения П 6. При реверсировании П 6 возникают колебания, передаваемые К 1 и перегородке 2. 2 с.п. ф-лы, 4 шт., 2 табл. 15 6 $ (Л Т S ел 3 2 Г / 7 1 У

ЭЖбЮВЭНАЯ

Ц3 ЕНТп0 Н е :(,КЩ л ф )) () Щ ЧБя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ.БЛИН (19) (11) А1 (. ))) 4 В 05 В 3/16, А 01 К 63/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

75 б

Воа

8 1f 18

9 17 12 10

Фиа.4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4214821/28-13 (22) 25.03.87 (46) 30.01.89, Бюл. № 4 .(71) Специальное опытно-конструкторское бюро рыбоводной техники (72) В.С.Гуенко, Ю.Н.Савченко, Ю.В.Васильев и С.В.Снежко (53) 639.331.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р. 224389, кл. В 05 В 1/08, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 191258, кл. А 01 К 63/00, 1965.

Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины и аппараты. Изд. 2-ое. Недра, 1982, с. 162-163. (54) СПОСОБ НАСЬПЦЕНИЯ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО. ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57)Изобретение относится к рыбоводству, предназначено для насыщения газом воды в резервуарах с рыбой и направлено на интенсификацию процесса массообмена и снижение энергетических затрат. Для этого в способе насьпцения жидкости газом, предусматои вающем инжекцию газа через пористую перегородку, последней сообщают колебательные движения в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превышающей диаметр поры. Это позволяет снизить размер пузырьков газа в 1,7 раза и увеличить их количество, что повьппает площадь контактирующих фаз. Устройство для осуществления способа содержит инжекционную камеру (K) 1 с пористой перегородкой 2 и привод для сообщения К 1 колебательного движения, представляющий собой автоколебательный пневматический механизм (АПМ). АПМ включает корпус 5 с поршнем (П) 6, впускной канал 13 АПМ сообщен с каналом 14 подвода инжектируемого газа,а выпускной канал 7 с каналом 4 для подачи газа в К 1.

Перего родка 2 установлена в плоскос ти, параллельной направлению движения П 6. При реверсировании П 6 возникают колебания, передаваемые К 1 и перегородке 2. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1454511

Изобретение относится к рыболовству и может быть использовано для обеспечения нормального кислородного режима в прудах, бассейнах, садках с рыбой,а также в инкубационных аппаратах.

Целью..изобретения является интенсификация процесса массообмена и снижение энергетических затрат. 10

На фиг.1 изображена ин>кекция газа в жидкость через перегородку, находящуюся в статическом состоянии; на фиг. 2 — то же, перегородка приведена в колебание; на фиг. 3 — график 15 изменения давления при инжекции газа; на фиг. 4 — устройство для осуществления способа, общий вид.

При осуществлении предлагаемого способа и использовании устройства 20 достигается наибольшая площадь контакта поверхности воздух — вода, что

) повышает эффективность насышения воды кислородом воздуха и способствует улучшению жизнедеятельности гидро- .: бионтов, в частности. активизирует потребление ими корма,, уменьшает количество болеющих рыб за счет предот1 вращения образования крупных пузырьков газа, вызывающих у гидробионтов гаэопузырьковую болезнь.

При инжекции газа в жидкость через пористую перегородку, находящуюся в статическом состоянии (фиг.1), пу зырьки газа образуются под действием 35 гидростатической силы всплытия Fq u их диаметр в этом случае зависит от диаметра поры и силы поверхностного натяжения, действующей по периметру поры. При диаматре поры 0,1 мм диа- 40 метр отрывающихся пузырьков составляет 3,6-5,0 мм, т.е. в 35-56 раз больше диаметра поры.

Таким образом пузырьки быстро всплывают и не обеспечивают эффектив- 45 ного насыщения жидкости газом.

Предлагаемый способ насыщения жидкости газом осуществляется следующим образом.

Газ инжектиРуют чер - з пористую rre- 50 регородку, которой сообщают колебательное движение в собственной плос- . кости, при этом амплитуда колебаний превышает диаметр поры в 2-30 раэ.

При наложении колебаний на пористую перегородку (фиг. 2) отрыв пузырьков газа происходит под действием равнодействующей R — суммы сил гидростатического всплытия F< и горизонтальной силь1 F, вызванной ускорением а, сообщенным пористой перегородке колебаниями.

В этом случае пузырек газа отрывается от перегородки, не успевая вырасти до размеров, при которых происходит всплытие под действием только гидростатических сил. Размеры пузырьков воздуха уменьшаются в 1,7 раза, их количество увеличивается в 2,8 раза, а давление воздуха на входе существенно падает. Все это увеличивает время и площадь контактирующих фаз, что интенсифицирует процесс массообиена.

На графике (фиг. 3), иллюстрирующем изменение давления при инжекции газа через колеблющуюся пористую перегородку на отрезке напорный га« зопровод (сеть) - автоколебательный механизм (привод перегородки) †:инжектор, видно, что при установившемся режиме давление в напорном газопроводе может быть значительно снижено, что позволяет снизить энергозатраты на аэрацию.

Пример 1, Проводилось насыщение артезианской воды с температурой 18 С кислородом воздуха через инжекционную камеру с пористой перегородкой. Камеру погружали на глубину 180 мм. Длина камеры 40 мм, наружный диаметр 12 мм, внутренний — 8 ми.

Диаметр пор 0,02 мм. Перегородке по-.. средством пневматического вибратора придавались колебательные движения в собственной плоскости с частотой

50 Гц.

Для получения сравнительных дан- ных давление в подводящем канале (напорном газопроводе) изменяли в следующей последовательности: при дав лении 240 мм вод. ст. амплитуда колебаний составила 0; 0,04; 0,3 и

0,6 мм; при давлении 200 мм вод.ст. амплитуда колебаний составила 0,04;

0,3 и 0,6 мм.

Определяющие параметры измерялись следующими приборами:местное давление измерялось лабораторным дифмоно" метром с ценой деления мм; расход воздуха — ротаметром; диаметр пузырьков воздуха — по масштабной фотографии с помощью лабораторного микроскопа; содержание кислорода в воде— термооксиметром; количество пузырьков воздуха рассчитывалось поизмез 1454511 ренным расходу воздуха и размеру его пузырьков.

В табл.. 1 приведены данные, полученные в примере 1.

Как видно из табл. 1, при прочих равных условиях, наличие продольных колебаний с амплитудой, превышающей размер пор в 2-30 раз, ведет к повышению расхода газа; повышению концентрации и уменьшению диаметра пузырьков, возможности понизить давление в питающем газопроводе.

Пример 2.То же, что и в при- 15 мере 1, но амплитуда колебаний перегородки превышала диаметр пор в 3540 раэ.

В табл, 2 приведены данные, полученные в примере 2.

Из табл. 2 видно, что при увеличении амплитуды колебаний и при сохранении исходных условий аэрирования ,наблюдается постепенное, но устойчивое снижение количества пузырьков 25 воздуха и содержание кислорода в во-. де.

Устройство для насыщения жидкости газом состоит из .инжекционной камеры

1 с пористой перегородкой 2 и по- д0 лостью 3 и жестко связанного с каме- . рой 1 посредством канала 4 для подачи в нее газа привода для сообщения камере 1 с перегородкой 2 колебательного движения, представляющего собой автоколебательный пневматический механизм. Автоколебательный пневматический механизм содержит корпус 5 с расположенным внутри него поршнем 6, имеющим кольцевую проточку (не изоб- 40 ражена) и выпускной канал 7, сообщенный с каналом 4 цля подачи газа в камеру 1. Поршень 6 делит внутренную полость корпуса 5 на полости 8 . — 10, объемы которых изменяются в процессе 4> работы автоколебательного пневматического механизма. В полостях 8 и 10 расположены пружины 11 и 12, один конец каждой из которых закреплен на торце поршня 6, а другой — на корпу - 5< се 5. Корпус 5 имеет также впускной канал 13, связанный с каналом 14 подвода инжекционного газа из напорной сети, каналы 15 и 16, обеспечивающие поочередную подачу газа в полостц 8 и

10, и отверстия 17 и 18 .для сброса газа иэ этих полостей. Перегородка

2 закреплена в камере 1 параллельно направлению перемещения поршня 6.

Устройство работает следующим образом.

Газ из напорной сети по каналу 14, впускаемому каналу 13 корпуса 5 через полость 9 и канал 15 поступает в полость 10, в результате чего поршень

6, сжимая пружину 11, смещается влево ч вытесняет газ из полости 8 че рез отверстие 18 в выпускной канал 7.

Дойдя до левого крайнего положения, поршень 6 перекрывает отверстие 18 и канал 16 и одновременно открывает канал 15 и отверстие 17. Движение поршня реверсируется, а отработанный газ из полости 10 по выпускному каналу 7 поступает в канал 4 для подачи . газа в.камеру 1.

Частота колебаний поршня 6 (частота возмущений корпуса 5 автоколебательного механизма) через жестко связанную с корпусом 5 инжекционную ка.меру 1 передается пористой перегородке 2 и определяется давлением в канале 14 и жесткостью пружин 11 и

12.

Таким образом по выпускному каналу 7 корпуса 5 и каналу 4 газ подается в полость 3 и через колеблющуюся пористую перегородку 2 непрерывно инжектируется в жидкость. Амплитуду колебаний перегородки 2 устанавливают такой, чтобы она в 2-30 раз превышала диаметр пор.

Формула изобретения

1.Способ насыщения жидкости газом, преимущественно для аэрации резервуаров с рыбой, путем инжекции газа в жидкость через пористую перегородку, приводимую в колебательное движение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена и снижения энергетических затрат, перегородке сообщают колебатель ное движение в собственной плоскости с амплитудой, в 2-30 раз превышающей диаметр поры.

2.Устройство для насыщения жидкост; ти газом, преимущественно для аэрации резервуаров с рыбой, содержащее инжекционную камеру с пористой перегородкой, канал подвода инжектируемого газа и жестко связанный с камерой посредством канала для передачи в нее газа привод для сообщения камере вибрационного движения, о т л и ч а5 ° 1454511 6 .ю щ е е с я тем,.что, с целью интен- подвода инжектируемого газа, а высификации процесса массообмена и сни- пускной — с каналом для подачи газа жения энергетических затрат, привод в инжекционную камеру, при этом перепредставляет собой автоколебательный городка установлена в последней папневматический механизм, впускной

5 раллельно направлению перемещения канал которого соединен с каналом поршня пневматического механизма.

Таблица 1

240 параметры

С колебаниями

Без колебаний

° В T авление в наорном газопрооде, Р, мм,вод.

240 240

200

240

200 200 с т ° плитуда мм ко-. ебаний, Айг, М асход воздуха> Q, мз /с

0,04

0,3 0,6 0,04

15 30 2

0,3 0,6

15 30

86 80

30

° ° аметр пузырьков оздуха, с1р, мм 0,7-1 0 0,4-0,8 0,4-,0,8 0,4-0,8 0,4-0,7 0,4-0,7 0,4-0,7 ! оличество пузырьов воздуха, /No, см /см

2,8 2,9 2,8

3,9 3,7

1,0

3,8 одержание кислороав воде, С, гО /л

4,9

2,8

5 0 4,8

3,2 . 3,4 3,2

Таблица 2 параметры давление в напорном газопроводе, Р,мм вод.ст.

200 240

Амплитуда колебаний, А/d, мм

40

35 40

Расход воздуха> Ц, см /с

75

Диаметр пузырьков воздуха, dn мм 0,4-0,8

0,4-0,8

О, 4-0,7

0,4-0,7

)(оличество пузырьков воздуха

В/No см /см

3 5

3,4

2,7

2,6

Содержание кислорода в воде>.

С, мг О /л

4,7

4,5

3,0

1454511

Фиг.-2

Фиг.1 свти

Инжентор

Составитель С.Филиппова

Редактор Т.11арфенова Техред И.Ходанич Корректор О.Кундрик

Заказ 7379/.13

Тираж 563

Подписное

ВН1П1ПИ . > у арственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

I ; 1знолс."геенн.-.-п >лиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0ыйл ИНЯ.

ЙпО КОЛ.

M-M

Фс/е. Ю