Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ КОАГУЛЯНТАМИ

Изобретение относится к области перемешивания и растворения жидкостей и может быть применимо в водоочистке и других отраслях промышленности. Известно устройство для закручивания потока, содержащее размещенный на внутренней поверхности трубопровода спиралевидный участок с повышенным гидравлическим сопротивлением, выполненный в виде полосы с шероховатостью, большей, чем шероховатость внутренней поверхности трубопровода (АС №1560844, СССР).

Известное устройство не обеспечивает достаточное перемешивание жидкостей с коагулянтом без дополнительных устройств для этой цели. Известно верхнее распределительное устройство водоподготовительных скоростных фильтров, включающее перфорированный цилиндр, расположенный в водяной подушке, и коллектор для подвода исходной воды, причем оно снабжено дополнительным цилиндром, установленным коаксиально внутри основного цилиндра и соединенным с коллектором посредством распределительных трубок, оппозитно расположенных одна к другой (АС №493233, СССР).

Известное распределительное устройство в двигающемся водяном потоке неэффективно использовать как смеситель.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности и достигаемому результату гидравлический смеситель для обработки воды коагулянтами и флокулянтами, содержащий трубу, размещенные внутри нее турбулизатор и распределитель реагентов, выполненный в виде радиальных трубок с отверстиями, причем турбулизатор установлен перед распределителем (АС №904755, СССР).

Известный гидравлический смеситель недостаточно позволяет улучшить процесс коагуляции из-за недостаточной закрутки и турбулентности движущегося по трубе водяного потока.

Задачей настоящего технического решения является улучшение процесса коагуляции за счет дополнительных устройств, обеспечивающих закрутку и турбулентность двигающегося по трубе водяного потока.

Поставленная задача достигается тем, что предложен гидравлический смеситель для обработки воды коагулянтами, содержащий отрезок трубы с цилиндром, с размещенной в нем решеткой-турбулизатором, распределитель реагента, выполненный в виде кольца с распределительными трубками, конусообразный бачок с радиальными трубками с отверстиями, согласно изобретению цилиндр установлен в средней части отрезка трубы диаметром, большим, чем сам отрезок.

Решетка-турбулизатор выполнена из вертикальных и горизонтальных стержней, имеющих прикрепленную к последним сверху витую ленту с чередующейся закруткой, правой и левой. Кольцевой коллектор соединен со штуцером подвода реагента, имеет с внутренней поверхности отверстия, диаметр которых возрастает книзу, соединен с накопителями реагента распределительными трубками. Накопитель имеет прикрепленную к нему в центре слева втулку и калиброванные отверстия, а справа перфорированный цилиндр с отверстиями, установленный коаксиально внутри конусообразного бачка с отверстиями, радиально к которому прикреплены распределительные трубки, имеющие торцевые заглушки и отверстия. Внутри отрезка трубы до цилиндра размещен спиралевидный участок с повышенным гидравлическим сопротивлением, выполненный в виде полосы с шероховатостью, большей, чем внутренняя шероховатость трубы с правой закруткой, а после цилиндра выполнена идентичная полоса с левой закруткой.

На чертежах представлен гидравлический смеситель для обработки воды коагулянтами, где на фиг.1 - общий вид смесителя в разрезе, на фиг.2 - сечение А-А, решетка-турбулизатор, на фиг.3 - сечение В-В, распределитель реагентов и на фиг.4 - устройство для подвода реагентов. Гидравлический смеситель для обработки воды коагулянтами содержит отрезок трубы 1, в средней части которого установлен цилиндр 2 большего, чем труба 1, диаметра. В цилиндре 2 установлена решетка-турбулизатор 3 с вертикальными стержнями 4 и горизонтальными стержнями 5, имеющими прикрепленную к ним сверху витую ленту 6 с чередующейся закруткой (правой и левой). Устройство для подвода реагентов из входного штуцера 7, соединенного с кольцевым коллектором 8, имеющим отверстия 9 и распределительные трубки 10, прикрепленные к накопителю реагента 11, имеющему прикрепленную к нему в центре слева втулку 12 и калиброванное отверстие 13, а справа перфорированный цилиндр 14 с отверстиями 15, установленный коаксиально внутри конусообразного бачка 16 с отверстиями 17, радиально к которому прикреплены распределительные трубки 18, имеющие торцевые заглушки 19 и отверстия 20. Внутри отрезка трубы 1 до цилиндра 2 размещен спиралевидный участок 21 с повышенным гидравлическим сопротивлением, выполненный в виде полосы с шероховатостью, большей, чем внутренняя шероховатость трубы 1 с правой закруткой, а после цилиндра 2 идентичная полоса 22 с левой закруткой. Калиброванное отверстие 13 выполняется из расчета потока обрабатываемой воды 10-15% от общего количества.

Скорость потока V₁ и давления p₁ до цилиндра 2 из расчета неразрывности струи будет выглядеть следующим образом.

V₁p₁=V₂p₂=V₃p₃,

где V₂ - скорость потока в цилиндре 2,

р₂ - давление потока в цилиндре 2,

V₃ - скорость потока на выходе из трубы 1,

p ₃ - давление потока на выходе из трубы 1.

Как видно, в цилиндре 2 V₂ уменьшается, а давление р₂ возрастает, что способствует смешиванию за счет разбиения завихрения потока, его турбулизация возрастает и происходит интенсивное смешивание воды с коагулянтами. На выходе из цилиндра 2 смешивание не ослабевает, а возрастает за счет закрутки потока лентой 22.

В кольцевом коллекторе 8 отверстия 9 выполнены во внутренней его части из расчета выхода струи коагулянта под углом 90 градусов к потоку обрабатываемой воды. Диаметр отверстий 9 увеличивается к низу обеих полуколец коллектора 8 из расчета выхода коагулянта 20% от общего количества.

Из отверстий 17, выполненных в конусообразном бачке 16, выход коагулянта предполагается до 40% от общего количества, а из отверстий 20 распределительных трубок 18 выход коагулянта также предполагается порядка 40% от его общего количества.

Отверстия 20 в распределительных трубках 18 расположены симметрично относительно оси трубы 1.

Гидравлический смеситель работает следующим образом.

Подлежащая обработке реагентом вода в отрезке трубы 1 за счет полосы 21 получает крупную закрутку, например, по часовой стрелке, проходящей через решетку-турбулизатор 3, где происходит образование вихрей и мелкая закрутка от горизонтальных стержней 5 с витой лентой 6, что существенно повышает турбулентность потока. 10-15% воды затекает через втулку 12 и отверстие 13 в накопитель 11 и смешивается с реагентом. 90% воды проникает через струевую завесу реагента, поступающую через отверстия 9 коллектора 8, ударяется в распределительные трубки 10 с образованием дополнительных вихрей, смешивается с 20% реагента, затем обтекает бачок 16 и распределительные трубки 18, смешивается с остальными 80% реагента, уже частично смешанными в бачке 16. На выходе смеси из цилиндра 2 она получает закрутку против часовой стрелки за счет полосы 22 и выходит из отрезка трубы 1.

Предлагаемое устройство позволяет значительно улучшить процесс коагуляции по сравнению с известными смесителями на 15-20%.