Пористый трубчатый аэратор

00 3 ) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии 00 0 )0) 0 ) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой 0 металлургии 00 0 ) 000 2 ) Авторы Савич Вадим Викторович 0 Пилиневич Леонид Петрович Тумило- 0 вич Мирослав Викторович Тарайкович Александр Михайлович Беденко Сергей Александрович 0 В 0 )0 2 Пористый трубчатый аэратор. спеченный из твердых частиц. внутренняя поверхность которого более гладкая. чем наружная. отличающийся тем. что в качестве твердых частиц использован порошок титана с пространственным фактором формы 0.2 0 -0 05. толщина стенки аэратора составляет 5-00 средних размеров частиц порошка. при этом внутренний слой стенки аэратора толщиной. равной 0 .5 -0 .0 среднего размера частиц. имеет средний размер пор. составляющий 0.2 -0 .) среднего размера пор центрального слоя стенки аэратора. а наружный слой стенки аэратора толщиной. равной 0.0 -2 .0 среднего размера частиц. имеет поры. размер которых увеличивается к наружной поверхности аэратора до 0 .) -2 .0 среднего размера пор центрального слоя стенки аэратора. при этом пористость наружного слоя увеличивается к поверхности до 0 0 -0 .0 22 2 Аэратор по п 2 0 . отличающийся тем. что Шероховатость внутренней поверхности составляет 0 2) -0 .2 среднего размера частиц пороШка 2Изобретение относится К устройствам для насыщения жидкостей газом кислородом озоном. углекислым газом и.т.п ) и может быть использовано при биохимической очистке сточных вод и очистке питьевой воды озонированием. при сатурации жидких продуктов биохимических производствИзвестен пористый трубчатый аэратор. выполненный из порошка полимера с изотропной пористостью и размерами пор по толщине пористой перегородки 1 Недостатком известной конструкции является ее малый срок службы. обусловленный быстрым старением и разрушением в водной среде. содержащей микрофлору. биообрастание. невозможность работы в озоно-воздушном потоке вследствие катастрофического разрушения. а также существенная зависимость размеров и частоты генерируемого потока от колебаний давления и расхода газа в системеИзвестен пористый трубчатый аэратор. выполненный из металлической сетки. намотанной на спиральный проволочный каркас З 1 .Недостатком конструкции является повышенный расход газа. расходуемый для достижения заданного значения насыщения жидкостиИзвестен пористый трубчатый аэратор. выполненный в виде перфорированной трубы. на которую плотно надета перфорированная эластичная внешняя трубка. растягивающаяся под действием давления газа Э 1 .Недостатком известного устройства является невозможность работы в озоновоздушном потоке. малая плотность отверстий в эластичной трубке на единицу площади и связанный с этим повышенный расход газа для достижения заданного насыщения. а также рост размеров отверстий и генерируемых ими пузырьков под действием давления газа и старения эластомераИзвестен пористый трубчатый аэратор. который выполнен в виде перфорированной трубы. в каждое отверстие которой вставлен отрезок гибкой капиллярной трубочки. что позволяет разорвать цепочку генерируемых пузырьков на отдельные пузырьки. повысить тем самым коэффициент массообмена и снизить расход газа по сравнению с предыдущей конструкцией Н 1 .Недостатком известного устройства является малая плотность отверстий в перфорированной трубке на единицу площади ее поверхностиИзвестен пористый трубчатый аэратор. выполненный из сферических твердых частиц близкого размера З 1 .Недостатком аэратора является большое гидродинамическое сопротивление потоку газа. что приводит к неразрывному потоку пузырьков из пор. уменьшению поверхности раздела фаз и снижению насыщенности газа жидкостью.Известен пористый трубчатый аэратор. спеченный из частиц металла или керамики. имеющий размеры пор в диапазоне от 5 до 5 5 микрометров. преимущественно от 7 до 2 0 микрометров 6 1.Недостатки данного аэратора те же. что и предыдущего.Известен пористый двухслойный аэратор. состоящий из основы. полученной спеканием твердых частиц. например керамики. имеющий пористость от 35 до 50 процентов и средние размеры пор от 4 0 до 1 2 0 микрометров. на наружной поверхности которого нанесено тонкое пористое покрытие. имеющее пористость от 3 5 до 5 5 процентов. размеры пор от 1 0 до 4 0 микрометров. причем размеры пор основы должны быть в указанных пределах в от до 5 раз больше. чем размеры пор покрытия 7 .Недостатком данного типа аэраторов является также генерация неразрывного потока пузырьков из пор тонкого покрытия. уменьшение поверхности раздела фаз. снижение насыщенности и вызванная этим необходимость нерационального увеличения расхода газа на насыщение.Известен пористый трубчатый аэратор с двухслойным диспергирующим покрытием с различными пористостью и средними размерами пор. отличающийся тем. что размер пор наружного слоя меньше. чем внутреннего. причем толщина наружного слоя не больше 0 .2 толщины внутреннего слоя ВНедостатки данного аэратора те же. что И предыдущего.В качестве прототипа выбран пористый трубчатый аэратор. спеченнь 1 й из твердых частиц. причем внешняя поверхность аэратора имеет глухие углубления размером больше средних размеров пор. в боковую поверхность И дно которых выходят поры основного материала. причем внутренняя поверхность аэратора - более гладкая. чем наружная 9 1 .Недостатком известной конструкции является невысокая эффективность аэрации. связанная с ограниченным числом углублений по поверхности трубы и коалесценцией пу зырьков. выходящих из пор по остальной поверхности трубы.Задачей изобретения является повышение эффективности аэрации. повышение массообменных характеристикПоставленная задача решается тем. что в пористом трубчатом аэраторе. спеченном из твердых частиц. внутренняя поверхность которого более гладкая. чем наружная. в качестве твердых частиц использован порошок титана с пространственным фактором формы частиц в пределах А .2 А -А А 5 . толщина стенки аэратора составляет 5 -А А средних размеров частиц порошка. при этом внутренний слой стенки аэратора толщиной. равной АА -А А среднего размера частиц. имеет средний размер пор. составляющий А .2 -А А среднего размера пор центрального слоя стенки аэратора. а наружный слой стенки аэратора толщиной. равной А А -2 А среднего размера частиц. имеет поры. размер которых увеличивается к наружной поверхности аэратора до величины АА -2 А среднего размера пор центрального слоя стенки аэратора. при этом пористость наружного слоя увеличивается к поверхности в диапазоне от среднего значения до А А -А А .Шероховатость внутренней поверхности составляет А.А -А .3 среднего размера частиц порошка.Изобретение поясняется чертежами фиг А . 2 На фиг. А изображено сечение трубы аэратора вдоль оси поры Амодель единичной поры) На фиг. 2 - сечение трубы аэраторавдоль оси поры А фотография микрошлифа. ХА А А А .Пористый трубчатый аэратор выполнен из порошка титана с пространственным фактором формы частиц в пределах А .2 А -А А 5 . Толщина стенок 5 -А А средних размеров частиц порошка. Внутренний слой Б стенки аэратора толщиной А А А - А А среднего размера частиц имеет средние размеры пор А в диапазоне А .2 -А А средних размеров пор центрального слоя стенки аэратора наружный слой стенки аэратора толщинойН А А -2 А среднего размера частиц имеет поры. размер которых В увеличивается к наружной поверхности аэратора А до величины А А -2 А средних размеров пор центрального слоя аэратора а пористость наружного слоя увеличивается к поверхности доА А -А А .Пористый трубчатый аэратор может иметь шероховатость внутренней поверхности в пределахА .А -А А средних размеров частиц порошкаФактор формы частиц порошка Апод которым понимается отношение объема тела к площади его поверхности и может быть безразмерным. если взять площадь поверхности в степени А АЗ . а объем тела в степени А АЗ А А А) пористого трубчатого аэратора находится в пределах 0.3 А А А 5. Такое соотношение позволяет повысить эффективность аэрации за счет измельчения генерируемых пузырьков газа в жидкости. снижения сопротивления газовому потоку А а следовательно. нерационального рассеивания энергии) по сравнению с аэратором из порошка с более округлыми частицами Афактор формы больше А АЗ А При факторе формы частиц меньше А .2 А пузырьки газа в жидкости будут еще меньше. однако этот эффект будет нивелирован резким возрастанием сопротивления газовому потоку Указанному соотношению наиболее полно удовлетворяет порошок титана который. кроме того. обладает наивысшей коррозионной стойкостью. способностью работать в озоновоздушном потоке. а также оказывает на микрофлору действие. подобное действию ионов серебра. что практически предохраняет аэратор длительное время от биообрастания в аэротенках. аппаратах микробиологического синтезаТолщина стенки пористого трубчатого аэратора составляет 5 - А 6 средних размеров частиц порошка. что также обеспечивает достижение поставленной задачи изобретения При толщине стенки меньше 5 средних размеров частиц становится существенной разница вскорости истечения пузырьков газа генерируемых нижней И верхней частями поверхности аэратора при его горизонтальной установке даже при минимально необходимой скорости подачи газа в аэратор. При толщине стенки больше 1 6 средних размеров частиц становится существенным возрастание гидравлического сопротивления аэратора что приведет к неоправданному возрастанию энергозатрат на процесс.Внутренний слой Б стенки аэратора фиг 1 ) толщиной Ь 0.5 -1 О среднего размера частиц имеет средние размеры пор д в диапазоне 0 .2 -0 А средних размеров пор центральной части стенки трубы. наружный слой аэратора толщиной Н 0 В -2 .0 среднего размерачастиц имеет поры. размер которых В увеличивается к поверхности до величины 1 А -2 .Бсредних размеров пор центрального слоя аэратора. а пористость наружного слоя аэратора увеличивается к поверхности А в до 0 .6 -0 .Б . Такое исполнение трубчатого аэратора позволяет наилучшим образом организовать поток газа когда множество пузырьков выходят из пор индивидуально. всплывают в жидкости также индивидуально. обеспечивая большую поверхность раздела фаз. высокую эффективность аэрации. повышение массообменных характеристик При выходе за указанные выше пределы задача изобретения недостижима так же. как и в прототипе. значительная часть пузырьков будет выходить из пор сплошной цепочкой. коалесцировать. увеличиваясь в размерах и уменьшая поверхность раздела фазПористый трубчатый аэратор предложенной конструкции работает следующим образом Его торцы герметизируют крышками любой известной конструкции. соединяют с газораспределительной системой Подают в корпус аэратора газ. который. пройдя через поры трубы. образует пузырьки на его поверхности. Пузырьки. всплывая в жидкости. насыщают ее газомПористый трубчатый аэратор предложенной конструкции может быть использован в системах подготовки питьевой воды для диспергации озоно-воздушной смеси при очистке и обеззараживании в системах биохимической очистки сточных коммунальных и промышленных стоков - для подачи воздуха в аэротенки в химических реакторахокислителях - для вдува кислорода при проведении реакций окисления химического синтеза и в биотехнологии10 С.С Салтыков Стереометрическая металлография - М Металлургия. 19762Национальный центр интеллектуальной собственности. 2 2 0 0 3 4 . г Минск. ул Козлова. 2 0 .