Устройство для аэрации жидкости

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к устройствам для аэрации жидкости. Цель изобретения - повышение эффективности аэрации и интенсификация перемешивания аэрируемой жидкости. Устройство для аэрации жидкости содержит эжектор 1 с камерой смешения, рассекатель водовоздушного потока, напорный и воздухозаборный трубопроводы 2 и 5. Новым в устройстве является выполнение камеры смешения в виде плоскоцилиндрического насадка 6, изготовленного из отрезка витой трубы, входное сечение которого имеет форму круга, а выходное - является щелевым соплом 7, соосно которому закреплена упругая пластина-резонатор 9 с заостренными узкими краями. При этом толщина и ширина пластины-резонатора равны толщине и ширине выходного щелевого сопла камеры смешения, а длина пластины-резонатора в 3 раза больше ее ширины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„15271 8 А 1 (51)4 С 02 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Устройство для аэрации жидкости содержит эжектор 1 с камерой смешения, рассекатель водовоздушного потока, напорный и воэдухозаборный трубопроводы 2 и 5, Новым в устройстве является выполнение камеры смешения в виде плоскоцилиндрического насадка 6, изготовленного из отрезка витой трубы входное сечение которого имеет форму круга, а выходное является щелевым соплом 7, соосно которому закреплена упругая пластина-резонатор 9 с заостренными узкими краями. При этом толщина и ширина пластины-резонатора равны толщине и ширине выходного щелевого сопла камеры смешения, а длина ппастнны-резонатора в 3 раза больше ее ширины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (21) 4321328/31-26 (22) 03.08.87 (46) 07.12.89, Бюл.М 45 (71) Брестский инженерно-строительный институт (72) И.Ф.Шаповал, В.В.Мутовкин, Е.П.Якубовский и В.И.Чижов (53) 628.356(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 814890, кл. С 02 F 3/20, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к устройствам для аэрации жидкости.

Цель изобретения — повышение эффективности аэрации и интенсификация перемешивания аэрируемой жидкости.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1527188

Изобретение относится к устройствам для аэрации жидкости и может быть использовано при биологической очистке бытовых и производственных сточных вод, а также для насыщения жидкости газом в различных процессах химической технологии.

Целью изобретения является повышение эффективности аэрации и интенсификация перемешивания аэрируемой жидкости.

На фиг.1 показано устройство, общий вид, на фиг. 2 — то же, продольный разрез. 15

Устройство для аэрации жидкости содержит эжектор 1, имеющий напорньй трубопровод 2 аэрируемой жидкости с соплом 3, расположенный в приемной камере 4. В верхней части приемной >Q камеры установлен воздухозаборный трубопровод 5. За приемной камерой 4 расположена камера смешения в виде плоскоцилиндрического витого насадка

6 с выходным щелевым соплом 7. Соос- 25 но щелевому соплу 7 на кронштейнах 8 установлена упругая пластина-резонатор 9, для создания ультразвукового поля максимальной интенсивности ппастина-резонатор должна иметь ширину, не превышающую половины длины волны продольных колебаний, что и составляет для колебаний с тремя полуволнами

Я/2 (ф — длина изгибной волны) 1/3 длины пластины Резонатора Равной трем половинам длины волны продольных колебаний 9,/2. Таким образом, ширина пластины-резонатора должна быть равна 1/3 1, где 1 — длина пластины-резонатора, т.е. длина пластины- 4р резонатора должна быть в 3 раза больше ее ширины. По полученному значению ширины пластины-резонатора следует подбирать и соответствующую ширину выходного щелевого сопла с тем, что- 45 бы аля создания интенсивной ультразвуковой волны вся поверхность пластины-резонатора обтекалась плоской струей жидкости. При значении ширины выходного щелевого сопла меньше, чем ширина пластины-резонатора, поверхность пластины обтекается плоской струей не полностью, что снижает эффективность преобразования кинетической

9HeprHH струи в энергию ультразвукового поля, создающего гндродиыамичес кую кавитацию. При значении ширины выходного сопла больше, чем ширина пластины-резонатора, происходит непроизводительное увеличение расхода аэрируемой жидкости через щелевое сопло, увеличиваются тем самым энергоэатраты без всякого выигрыша в эффективности аэрации жидкости.

Толщина выходного щелевого сопла принимается равной толщине пластинырезонатора, т.е. площадь поперечного сечения пластины-резонатора равна площади поперечного сечения плоской струи, что гарантирует возникновение турбулентных завихрений и образованию пульсирующих турбулентных вихрей, вызывающих автоколебания в любой точке плоской струи жидкости при набегании плоской струи иэ щелевого сопла на край пластины-резонатора.

Кроме этого, при равенстве толщины и ширины выходного сопла толщине и ширине пластины-резонатора упрощается технология и повышается точность и качество изготовления выходного щелевого сопла, которое получается в результате его обжимки и формовки на готовой пластине-резонаторе.

Поперечное сечение камеры 6 cMemeния уменьшается, изменяя свою форму от круглой на входе до прямоугольной (щелевидной) на выходе, а внутренняя ее поверхность образована отрезком витой трубы.

Устройство для аэрации жидкости работает следующим образом.

При подаче насосом аэрируемой жидкости в эжектор через напорный трубопровод 2 и сопло 3 в приемной камере 4 благодаря высокой скорости движения жидкости на выходе из сопла 3 образуется зона пониженного давления, под действием которой воздух интенсивно эжектируется по трубе 5 и, увлекаемый струей воды, смешивается с ней.

Образовавшаяся воздушная смесь поступает в камеру 6 смешения, выполненную в виде плоскоцилиндрического витого насадка, водовоздушный поток в ней разгоняется, увеличивая скорость своего движения и, обтекая внутренние стенки камеры, закручивается вокруг ее оси. Это приводит к интенсивному перемешиванию наружных и внутренних слоев водовоздушного потока, взаимному насыщению их пузырьками воздуха, турбулизации и дополнительному диспергированию мелких пузырьков воздуха.

При этом пузырьки воздуха дополнительно диспергируются и перемешиваются с жидкостью, насыщая ее кислоро1527188

50 дои. В камере 6 смешения благодаря изменению фориы поперечного сечения от круглой до щелевидной на выходе водовоздушный лоток приобретает

5 большую кинетическую энергию и при выходе из щелевого сопла 7 формируется в высокоскоростную затопленную . плоскую водовоздушную струю, которая попадает на острый край упругой плас- lp тины-резонатора 9. Образовавшаяся на выходе иэ камеры смешения плоская водовоздушная струя разбивается этим краем так, что с обеих сторон пластины-резонатора поочередно возникают турбулентные вихри. Вихри в области их образования вызывают периодические изменения давления, которые распространяются по жидкости в виде упругой волны н, достигнув основания 20 водовоздушной струи сопла 7, воздействуют на саму струю. Это приводит к тому, что в систеие струя — край пластины — резонатора возникает положительная обратная связь и автоколе- 25 бания, вызывающие пульсацию водовоэдушной струи, которая, в свою очередь, вызывает интенсивную пульсацию давления и скорости водовоэдушной смеси в витом насадке камеры 6 смеше-30 ния, что увеличивает эффективность диспергированкя воздушных пузырьков и количество воздуха, поступающего в жидкость, улучшая условия насыщения жидкости кислородом. 35

Кроме этого, пульсация водовоэдушной струи возбуждает вынужденные интенсивные изгибные колебания упругой пластины-резонатора 9, которая выполняет роль резонатора, усилива- 40 ющего автоколебания водовоздушной струи. При этом амплитуда колебаний.пластины-резонатора 9 резко возрастает, что приводит к образованию в жидкости интенсивной ультразвуковой 45 волны, которая вызывает гидродинамическую кавитацию. В результате гидродинамической кавитации в жидкости образуются мельчайшие кавитационные пузырьки, заполненные газом и паром, что приводит к дополнительному и существенному газонасыщению аэрируеиой жидкости.

При захлопывании кавитационных пузырьков возникают большие давления порождающие в жидкости ударные волны, вызывающие интенсивное диспергируюI щее и переиешивающее воздействие на водовоздушную смесь. Водовоэдушный поток, выходящий из щелевого сопла

7, попадает в образовавшуюся возле пластины-резонатора зону гидродинамической кавитации, где происходит дополнительное диспергирование водовоздушной смеси, с образованием мельчайших пузырьков воздуха, размеры ко" торых значительно меньше пузырьков, образующихся в камере сиешения, благодаря чему .повышается межфазная поверхность, увеличивается степень насшщения воздухом аэрируемой жидкости, т ° е. повышается эффективность аэрации. Кроме того, увеличивается эона насыщения воздухом н осуществляется интенсивное переиешивание аэрируеиой жидкости в удаленных от аэратора зонах.

Применение предлагаемого устройства для аЪрации жидкости позволяет повысить эффективность аэрации и перемешивания аэрируемой жидкости sa счет интенсивного процесса диспергирования воздуха в витой камере смешения и в создании зоне гидротериической кавитации, а также эа счет дополнительного гаэонасыщения жидкости кавитационными пузырьками.

Формула изобретения

l. Устройство для аэрации жидкости, содержащее эжектор с камерой сиешения, рассекатель водовоздушного потока, напорный и воздухозаборный трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности аэрации и интенсификации перемешивания аэрируемой жидкости, камера смешения выполнена в виде плоскоцилиндрического насадка иэ отрезка витой трубы, входная часть которого имеет круглое сечение и подсоединена к эжектору, а выходная часть имеет вид щелевого сопла, а рассекатель водовоздушного потока выполнен в виде упругой пластины-резонатора с заостренными узкими краяии.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что толщина и ширина пластины -резонатора равны толщине и ширине выходяого щелевого сопла камеры смешения, а длина в 3 раза больше ширины.

l527l88

Составитель Л. Суханова

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л Бескид

Редактор Н.Гунько

Тираж 828

Заказ 7473/31

Подп и с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101