SU1664359A1 - Способ дегазации жидкости и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу дегазации жидкости и устройству дл  его осуществлени . Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности дегазации жидкости и снижени  энергозатрат, а также упрощение конструкции устройства. В жидкость помещают герметичную газовую камеру и возбуждают в жидкости колебани  периодически и с определенной частотой. Устройство содержит емкость, в которой на вертикальном стержне свободно установлена торообразна  газонаполненна  упруга  камера. На поверхности жидкости размещен плавающий перфорированный диск. Возбудитель колебаний выполнен в виде пульсатора. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к способам и устройствам дл  дегазации жидкостей и может быть использовано в химической, нефтехимическойиавиационной промышлености, - а также в системах водо- подгбтовки.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности дегазации жидкости и снижение энергозатрат, а также упрощение конструкции устройства дл  дегазации.

Сущность способа заключаетс  в том, что в жидкость помещают герметичную газовую камеру и возбуждают в ней колебани  периодически с частотой

-fewГц

где п - коэффициент адиабаты дл  газа;

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин /см ;

S - площадь сечени  газовой камеры. см2;

Q - объем газовой камеры, см ;

I- высота столба жидкости над газовой камерой, см;

р- плотность жидкости, г/см , при ограничении подвижности поверхности жидкости посредством  чеистой пластины.

На фиг.1 приведена обща  схема устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - узел I на фиг 1; на фиг.4 - узел II на фиг.1.

Устройство содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В верхней части ёмкости имеетс  герметична  крышка 4 с патрубком 5, подключенным к вакуум-насосу или эжектору. В нижней части емкости 1 по ее центру размещены вертикальный стержень 6 и охватывающа  его с зазором газонаполненна  торообразна  упруга  камера , выполненна  из эластичной упругой, например резиновой, пленки 8. обеспечивающей хороший динамический контакт газа с заливаемой в емкость жидкостью. Вертикальный стержень 6 закреплен на днище камеры, а на верхнем конце его закреплены радиальные ребра 9, установленные в горизонтальной плоскости, длина которых пресл

с

а о

-N W

сл ю

вышает максимальный размер упругой ,а- еры 7.

На наружной поверхности емкости 1 вблизи верхнего торца стержн  6 закреплен патрубок 10, соедин ющий жидкостную асть емкости с возбудителем колебаний идкости - пульсатором 11. Внутри емкости ад радиальными ребрами 9 свободно разещен плавающий цилиндрический перфорированный диск 12, выполненный из атериала, имеющего плотность ниже плотности дегазируемой жидкости. Отверсти  13 диска 12 имеют в нижней части коничекое расширение 14.,

На жидкостной линии между емкостью 1 и пульсатором 11 установлен разделитель 15(фиг,1 и 4), представл ющий собой дисковую камеру, разделенную на две герметич- ные полости гибкой мембраной, закрепленной в камере своей перфорированной частью. При горизонтальной установке разделител  15 (фиг.4) обеспечиваетс  свободный выход газа из полости разделител  при заполнении ее жидкостью. При вертикальной установке разделител  (фиг.1) в верхней части этой полости необходимо предусмотреть устройство дл  отвода газа при ее заполнении жидкостью. Перфорированный диск 12 размещен в емкости 1 с небольшим кольцевым зазором (1-1,5 мм), позвол ющим ему свободно всплывать при заполнении емкости жидкостью и удерживатьс  на поверхности жидкости. Диск может быть изготовлен, например , из дерева или мелко чеистого пенопласта и иметь снаружи защитный слой лака или другого более стойкого покрыти .

Устройство работает следующим образом .

Вначале емкость 1 через патрубок 2 заполн етс  дегазируемой жидкостью при закрытом клапане на патрубке 3 отвода жидкости. При этом газонаполненна  торо- образна  камера 7 всплывает и прижимаетс  к нижней части ребер 9, закрепленных на конце стержн  6, ограничивающих уровень всплыти  тора. Перфорированный диск 12, размещенный свободно с небольшим зазо- ром в емкости 1, также всплывает и находитс  на поверхности жидкости. Через патрубок 10 заполн етс  жидкостью и полость разделител  15, сообщенна  с емкостью 1. Вариант горизонтальной установки разделител  15 (фиг.4) предпочтительнее, так как в этом случае при заполнении жидкостью обеспечиваетс  свободный выход газа из полости разделител  через патрубок 10. По окончании заполнени  емкости 1 включаетс  вакуум-насос или эжектор дл  создани  через патрубок 5 требуемого разрежени  над поверхностью жидкости. Затем включаетс  пульсатор 11, сообщающий жидкости в емкости через разделитель 15 и штуцер 10 периодические пульсации давлени  с заданной частотой TB, возбуждающие в жидкости переменное, (гидродинамическое ) давление. Пульсации давлени  жидкости через эластичные стенки 8 торообразной камеры 1 передаютс  наход 0 щемус  в ней газу, который начинает пульсировать , сжима сь и расшир  сь с частотой изменени  гидродинамического давлени  тв. При этом в емкости 1 возникает колебательна  система жидкость - газ, в

5 которой газ  вл етс  упругим элементом, а жидкость - инерционным. Согласно полученным экспериментальным данным собственна  частота колебаний такой системы составл ет

0

5

, лI Р S г..

гнНгпгр ГЦ)

Р где п - коэффициент адиабаты дл  газа;

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин/см ;

S - площадь сечени  размещенной в жидкости газовой камеры, см ;

Q - объем газовой камеры в жидкости.

см3;

(- высота столба жидкости над газовой

0 камерой, см;

р- плотность жидкости, г/см . При этом образованна  в емкости колебательна  система жидкость - газ обладает высокой чувствительностью, поскольку за5 ключенный в эластичную оболочку газ обла- , дает очень высокими упругими свойствами. Так как частота внешнего вибровоздействи  на жидкость fB устанавливаетс  равной f, система жидкость - газ сразу выходит

0 на резонансный режим колебаний, характеризующийс  резким увеличением интенсивности пульсаций газа (торообразной камеры) и увеличением в 6-8 раз амплитуды гидродинамического давлени  в жидкости,

5 при возрастании ее турбулизации образуютс  мощные турбулентные потоки пульси- рующей жидкости по всему объему жидкости. Гидродинамическа  неустойчивость жидкости при резонансных пульсаци0  х системы жидкость - газ резко снижаетс . При этом в отрицательные полупериоды значений гидродинамического давлени  разрежение в жидкости становитс  значительно ниже величины парциальных давле5 ний растворенных в жидкости газов, что приводит к выделению газа из жидкости. Выделившиес  .газовые включени  в услови х резонансного режима пульсаций системы коалесцируют, объедин  сь в газовый

конгломерат или рой, представл ющий собой локальное скопление динамически очень активно взаимодействующих между собой пузырьков газа.

Газовый конгломерат находитс  внутри жидкости и удерживаетс  в ней вблизи размещени  газонаполненной упругой камеры. Это св зано с тем. что в пульсирующей жидкости на пузырьки газа действует направлен

на  вниз., вибрационна  сила, величина которой пр мо пропорциональна величине гидродинамического давлени . При больших значени х этого давлени , что имеет место в резонансном режиме пульсаций системы жидкость - газ, вибрационна  сила может превышать посто нно действующую на пузырьки силу Архимеда, в результате чего пузырьки перемещаютс  вниз к положению устойчивого равновеси  (где сила Архимеда больше) и .объедин ютс  там в конгломерат.

При прекращении вибровоздействи  на жидкость (выключают пульсатор 11) резонансные пульсации системы прекращаютс , гидродинамическое давление в жидкости исчезает и газовый конгломерат всплывает к поверхности жидкости, проходит через отверсти  перфорированного диска 12 и через патрубок 5 отводитс  из емкости.

После этого вновь включают пульсатор. в емкости снова возникает резонансный режим турбулентных пульсаций газожидкостной системы и снова в жидкости образуетс  газовый конгломерат (обычно через 2-5 с после включени  пульсатора). После образовани  газового конгломерата выдерживают режим в течение 5-10 с и снова

кратковременно выключают пульсатор. После паузы, необходимой дл  всплыти  конг- ломерата (2-3 с), включают пульсатор и т.д. В то же врем  резонансные пульсации газожидкостной системы вызывают интенсивные колебани  свободной поверхности жидкости, при этом жидкостью захватыва- ютс  пузырьки из газовой полости емкости. которые под действием вибрационной силы перемещаютс  вниз. Дл  исключени  этого нежелательного  влени  в предлагаемом способе дегазации ограничивают подвиж- ность свободной поверхности жидкости  чеистой структурой, т.е. разбивают ее на множество отделенных одна от другой малых  чеек. В малых  чейках резко увеличиваетс  вли ние сил поверхностного нат жени  и в зкости на подвижность поверхности жидкости. Поэтому даже в услови х резонансных пульсаций системы колебани  поверхности жидкости в  чейках незначительны и захвата ею газа не происходит . В то же врем   чейки не преп тствуют выходу из жидкости газа, выдел емого при ее дегазации.

В предлагаемом устройстве эта задача решена путем использовани  перфориро- ванного диска, свободно плавающего на поверхности жидкости с небольшим кольцевым зазором относительно стенок емкости. При диаметре отверстий перфорации ( чеек) диска, равном 3-4 мм, как показали эксперименты, полностью исключаетс  захват газа с поверхности жидкости (вода, керосин, спирт) при резонансных пульсаци х системы, а при степени перфорации диска 50% обеспечиваетс  свободный проход газового конгломерата в газовую полость камеры. Выполнение конического расширени  в нижней части отверстий перфорации диска (фиг.З) позвол ет дополнительно улучшить услови  выхода газа из жидкости.

Таким образом, чередование циклов возбуждени  резонансных пульсаций системы жидкость - газ, вызывающих турбули- зацию жидкости и образование газового конгломерата, с паузами в вибровоздействии дл  всплыти  конгломерата в газовую полость емкости позвол ет осуществл ть эффективную дегазацию жидкости Количество циклов резонансного вибровоздействи  на жидкость определ етс  необходимой степенью дегазации жидкости

При этом выполнение дегазационной емкости вертикальной и цилиндрической  вл етс  оптимальным, поскольку при такой форме обеспечиваютс  наилучшие услови  динамического взаимодействи  между собой элементов колебательной системы жидкость - газ и достигаетс  максимальна  добротность (чувствительность) системы. При такой форме емкости обеспечиваетс  также посто нный зазор между ее стенками и перфорированным диском, что важно дл  нормального осуществлени  процесса дегазации . Торообразна  форма упругой газона- полненной камеры также  вл етс  оптимальной дл  повышени  добротности колебательной системы, так как она обеспечивает максимальную поверхность динамического контакта газа и жидкости. Размещение тора с зазором на вертикальном стержне при ограничении его высоты всплыти  позвол ет тору свободно совершать интенсивные резонансные пульсации (расширени  и сжати ) с частотой изменени  гидродинамического давлени  в жидкости . При этом тор совершает также интенсивные осциллирующие движени , способствующие усилению кавитационных процессоа вблизи его поверхности, а по

центру тора образуетс  мощный пульсирующий поток жидкости, дополнительно тур- булизующий объем дегазируемой жидкости, Это интенсифицирует процесс выделени  газа из жидкости.

Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет реализации в объеме жидкости резонансного режима пульсаций системы жидкость - газ позвол ет значительно интенсифицировать процесс дегазации . При этом высока  чувствительность колебательной системы позвол ет осуществл ть резонансный режим с минимальными затратами энергии - по сравнению с прототипом они снижаютс  в 8-10 раз. Значительно сокращаетс  также врем  дегазации жидкости. Экспериментально установлено, что степень дегазации 98% достигаетс  при 4-6 циклах вибровоздействи  на жидкость, при этом длительность процесса дегазации составл ет менее 3 мин. Значительно упрощаетс  также конструкци  и работа устройства дл  осуществлени  дегазации.

Claims (2)

1. Способ дегазации жидкости, включающий возбуждение в ней колебаний и откачку выделившегос  газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса дегазации и снижени  энергозатрат , в жидкость помещают герметичную газовую камеру и возбуждение колебаний осущебтвл ют периодически с частотой

f 1

In-P S

ir-Fp

где п -- коэффициент адиабаты дл  газа;

Р - давление над свободной поверхно- стью жидкости, дин/см ;

S - площадь сечени  газовой камеры,

см2;

Q - обьем газовой камеры, см

f- высота столба жидкости над газовой

камерой, см;

р- плотность жидкости, г/см3, при ограничении подвижности поверхности жидкости посредством  чеистой пластины.

2. Устройство дл  дегазации жидкости.

содержащее герметичную емкость с патрубками подвода и отвода жидкости и газа и возбудитель колебаний жидкости, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса дегазации и снижени  энергозатрат при упрощении конструкции устройства, емкость выполнена вертикальной и цилиндрической и снабжена размещенной в нижней части газонаполненной торообразной упругой камерой,

вертикальным стержнем, закрепленным на днище емкости и имеющим в верхней части радиальные ребра, и перфорированным плавающим диском, установленным с зазором относительно внутренней стенки емкости , при этом торообразна  камера свободно установлена на стержне, а возбудитель колебаний жидкости выполнен в виде пульсатора, подключенного через разделитель к нижней части камеры.

ЈJl

Физ.Ц