Устройство для аэрации жидкостей

 

Изобретение относится к устройствам для насыщения жидкости кислородом воздуха и ее перемешивания, а именно к механическим аэраторам, предназначенным для использования в аэрационных сооружениях при биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод, и может быть применено в различных отраслях промышленности. Устройство для аэрации жидкости содержит ротор, выполненный полым и имеющий форму однополостного гиперболоида, обращенного вершиной вниз. При этом внешняя и внутренняя поверхности ротора снабжены спиралеобразными лопастями. Технический результат: интенсификация процесса аэрации жидкости за счет увеличения площади контакта жидкой и газовой фаз, которое обеспечивается при повышении равномерности распределения жидкости по сечению факела и при увеличении однородности и дисперсности распыла жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для насыщения жидкости кислородом воздуха и ее перемешивания, а именно к механическим аэраторам, предназначенным для использования в аэрационных сооружениях при биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод, и может быть применено в различных отраслях промышленности.

Известны устройства для аэрации жидкостей, содержащие ротор со струенаправляющими каналами. Например, это аэратор, ротор которого состоит из внутренней и внешней расширенных снизу вверх конусообразных поверхностей и расположенных меду ними перегородок, образующих каналы. При этом нижние части перегородок расположены под углом к внешней и внутренней поверхностям каналов, нижняя часть внутренней поверхности выполнена сферической с вертикальными щелевидными отверстиями, отделенными одно от другого брызгоотбойниками. Аэратор снабжен воздухонагнетательными лопастями, радиально расположенными во внутренней поверхности ротора над щелевидными отверстиями, а также перфорированными плоскостями, размещенными в нижней части каналов и коаксиально лопастям (а.с. 1143697, кл. C 02 F 3/14, 7.03.85, Бюл.N 4).

Подобные устройства работают по принципу выбрасывания жидкости в воздух. Однако площадь контакта жидкой и газовой фаз в них невелика из-за того, что жидкость по струенаправляющим каналам выбрасывается в виде струй или очень крупных капель. В результате понижается аэрационная способность рассматриваемых устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для аэрации воды, содержащее конический ротор с обращенной вниз вершиной, внешняя поверхность которого снабжена спиралеобразными лопастями. На роторе установлены также распыливающие диски с перегородками и кольцевыми окнами (а.с. N 1341167, кл. C 02 F 3/14, 30.09.87, Бюл.N 36).

Недостатком данного устройства также является его низкая эффективность.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация процесса аэрации жидкости за счет увеличения площади контакта жидкой и газовой фаз, которое обеспечивается при повышении равномерности распределения жидкости по сечению факела и при увеличении однородности и дисперсности распыла жидкости.

Предлагается устройство для аэрации жидкости, содержащее ротор, выполненный полым и имеющий форму однополостного гиперболоида, обращенного вершиной вниз. При этом внешняя и внутренняя поверхности ротора снабжены спиралеобразными лопастями.

При работе такого ротора происходит подъем жидкости вверх за счет сил сцепления жидкости и стенок ротора и, в основном за счет спиралеобразных лопастей, расположенных на наружной и внутренней поверхности ротора.

При этом повышение равномерности распределения жидкости по стенкам ротора и спиралеобразным лопастям достигается за счет того, что ротор аэратора имеет описываемую форму. Это также способствует увеличению однородности и дисперсности распыла жидкости и равномерности распределения жидкости по сечению факела.

Увеличению захвата жидкости и, как следствие, достижению максимальной производительности по жидкой фазе способствуют спиралеобразные лопасти на наружной и внутренней поверхности аэратора.

На чертеже представлено устройство для аэрации жидкостей, продольный разрез.

Устройство для аэрации жидкостей содержит ротор 1, выполненный полым и имеющий форму однополостного гиперболоида, обращенного вершиной вниз. При этом поверхности ротора снабжены внешней 2 и внутренней 3 спиралеобразными лопастями. Ротор приводится во вращение от привода через вал 4. Основание и верх ротора 5 и 6 соответственно верхняя и нижняя крестовины. Верхняя крестовина 5 по своей периферии имеет кольцо 7, нижняя часть которого плавно сопрягается с наружной поверхностью ротора.

При работе ротора 1 происходит подъем жидкости вверх за счет сил сцепления жидкости и стенок ротора и, в основном за счет спиралеобразных лопастей (2 и 3), расположенных на наружной и внутренней поверхности ротора. Таким образом в передаче энергии от вращающегося ротора к жидкости участвуют и наружная, и внутренняя поверхности ротора с лопастями. Это приводит к тому, что пленка жидкости, поднявшись вверх до практически горизонтальной части ротора, срывается с верха ротора, дробится на мелкие капли. Пролетая в воздухе, капли жидкости через всю свою поверхность максимально возможно насыщяются кислородом и падают обратно в емкость аэротенка. Таким образом, осуществляется аэрация жидкости, находящейся в аэротенке.

Изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого устройства. Испытания показывают, что при скорости вращения ротора 1500-2000 об/мин наблюдается повышение производительности аэратора по O₂ на 10 - 17% по сравнению с известным. Производительность известного аэратора по кислороду 2 кг O₂/(кВт/·ч). Увеличение производительности по O₂ обусловлено равномерностью капельного потока в сечении факела и мелкодисперсности капель.

Формула изобретения

Устройство для аэрации жидкостей, содержащее ротор со спиралеобразными лопастями на внешней поверхности, отличающееся тем, что ротор устройства выполнен полым в форме однополостного гиперболоида, обращенного вершиной вниз и дополнительно снабженного спиралеобразными лопастями, расположенными на его внутренней поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1