DE3218227A1

DE3218227A1 - Verwendung einer strahlduese fuer den eintrag von gasen in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3218227A1
Application number: DE19823218227
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dr. 6700 Ludwigshafen Daucher; Klaus Dipl.-Ing. Dr. Hess; Peter Dipl.-Ing. Dr. 6834 Ketsch Kroetzsch; Richard Dipl.-Ing. 6702 Bad Dürkheim Stickel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-11-17

Description

Verwendung einer Strahldüse für den Eintrag von Gasen
in Flüssigkeiten Verfahren zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium durch Eindüsen von Gasen und Flüssigkeiten in ein flüssiges Medium und dazu geeignete Vorrichtungen sind wie folgt Stand der Technik: In einem bekannten Injektor umschließt eine Ringspaltdüse für die Gas zufuhr konzentrisch eine Flüssigkeitsdüse. Das von einem Gebläse zugeführte Gas wird von dem Flüssigkeitsfreistrahl eingesaugt und feinblasig zerteilt.
In einem weiteren bekannten Ejektor wird das Gas auf gleiche Weise zerteilt, wobei das Gas-Flüssigkeitsgemisch vor dem Ausstoß in die zu begasende Flüssigkeit noch durch einen Diffusor geleitet wird. Düsen und Diffusor werden rund oder oval abgeflacht ausgeführt.
Bei einem anderen bekannten Radialstrombegaser trifft der Flüssigkeitsstrahl auf eine koaxial vor der Flüssigkeits-0 düse angeordnete runde 90 -Umlenkvorrichtung, an deren äußerem Umfang Öffnungen für den Luftaustritt angebracht sind.
Eine bekannte Strahldüse besteht aus einer Flüssigkeitsdüse, die konzentrisch von einer Gasringspaltdüse umschlossen wird (im folgenden wird diese Anordnung Gas-Flüssigkeitsdüse genannt) und einem Impulsaustauschrohr, das in einem lichten Abstand koaxial zu der Gas-Flüssigkeitsdüse angeordnet ist und den Gas-Flüssigkeitsstrahl umschließt.
Allen diesen bekannten Begasungsdu.sen gemeinsam ist die konzentrische Anordnung der Flüssigkeits- und Gasauslässe.
J 'Nachteil der bekannten Verfahren zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium durch Eindüsen von Gasen und Flüssigkeiten in das flüssige Medium mit waagrecht oder gegen die Vertikale geneigt angeordneten Strahldüsen ist, daß ab einer von der Eintauchtiefe der Düse in das flüssige Medium und vom Neigungswinkel der Düse abhängigen Gasmenge die Saugwirkung des Flüssigkeitsstrahles nicht mehr ausreicht, um die vollständige Gasmenge in das Impulsaustauschrohr einzusaugen und zu zerteilen. Das aus dem oberen Teil der Gasringspaltdüse austretende Gas steigt dann zwischen der Gas-Flüssigkeitsdüse und dem Impulsaustauschrohr dem Auftrieb folgend unzerteilt an die Flüssigkeitsoberfläche auf. Wenn dieser Betriebszustand erreicht wird, spricht man vom Entmischungspunkt. Es ist zwar möglich, durch Steigerung des Durchsatzes der Flüssigkeitsdüse den Entmischungspunkt zu einem größeren Gasmengenstrom zu verschieben, doch ist damit eine Steigerung des Energieaufwandes verbunden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Entmischungspunkt einer Strahldüse ohne Erhöhung des Durchsatzes der Flüssigkeitsdüse zu einem größeren Gasmengenstrom zu verschieben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer Strahldüse, die aus einer Flüssigkeitsdüse, einer Gasdüse und einem Impulsaustauschrohr besteht, wobei die Mündung der Gasdüse unterhalb der horizontalen Achse der Flüssigkeitsdüse zwischen der Flüssigkeitsdüse und dem Impulsaustauschrohr so angeordnet ist, daß die Gasaustrittsfläche unter einem Winkel von 0o bis 600, vorzugsweise von 50 bis 200 gegen die gemeinsame horizontale Achse der Flüssigkeitsdüse und des Impulsaustauschrohres geneigt ist und der lichte horizontale Abstand der Gas düse von der Flüssigkeitsdüse 0 bis 8, vorzugsweise 0,5 bis L 3 Durchmesser der Flüssigkeitsdüse beträgt, für den Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Spitze des Neigungswinkels der Gasaustrittsfläche an der Unterkante der Flüssigkeitsdüse an.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin daß vom Flüssigkeitsstrahl ein größerer, über dem Entmischungspunkt einer Strahldüse mit konzentrischer Gas-Flüssigkeitsdüse liegender Gasmengenstrom erfaßt und zerteilt wird, ohne daß eine höhere Energiezufuhr zur Flüssigkeitspumpe nötig ist. Dieser Vorteil ergibt sich besonders bei einer waagrechten Einbaulage der Strahldüse.
Die jeweils günstigste Neigung der Gasaustrittsfläche und der vorteilhafteste lichte Abstand der Gasaustrittsfläche von der Flüssigkeitsdüse hängen von der Größe der Strahldüse, von der Gestaltung des Einlaufquerschnittes des Impulsaustauschrohres mit einer Einlaufdüse, vom Verhältnis der Durchmesser von Flüssigkeitsdüse und Impulsaustauschrohr sowie von der Gestaltung des Austrittsdiffusors des Impulsaustauschrohres ab und müssen für die jeweilige Strahldüse empirisch bestimmt werden.
Die Zeichnung zeigt die Aus führung sform einer erfindungsgemäß verwendeten Strahldüse.
Der Durchmesser der Flüssigkeitsdüse 1 beträgt 40 mm, der Durchmesser des zylindrischen Teils des Impulsaustauschrohres 2 beträgt 422 mm, die Länge des Impulsaustauschrohres 2 einschließlich Einlaufdüse 3, Zylinder 8 und Austri-ttsdiffusor 4 beträgt 2900 mm. Die Einlaufdüse 3 ist als gerader Konus mit einem Einlaufdurchmesser von 584 mm und einer Länge von 190 mm ausgeführt. Der Austrittsdiffu-J L sor 4 des Impulsaustauschrohres 2 ist 800 mm lang, sein Austrittsdurchmesser beträgt 510 mm. Die Mündung der Flüssigkeitsdüse 1 fluchtet mit der Eintrittsfläche der Einlaufdüse 3 des Impulsaustauschrohres 2. Die Gasdüse 5 ist als Rohr mit 44 mm Innendurchmesser ausgebildet. Die Neigung der Achse der Gasdüse 5 gegen die Achse 6 der Flüssigkeitsdüse 1 beträgt 200 C. Die Gasaustrittsfläche 7 ist um 50 gegen die Achse 6 der Flüssigkeitsdüse 1 geneigt.
Mit dieser Strahldüse wurde in einem 2 m tiefen Wasserbecken ein Versuch zur Ermittlung des Entmischungspunktes durchgeführt. Die Strahldüse wurde waagrecht auf dem Boden des Wasserbeckens abgestellt und die Flüssigkeitsdüse an eine Tauchmotorpumpe angeschlossen. Die Förderhöhe der Pumpe betrug bei dem sich einstellenden Durchsatz 20 m WS.
Der Gasdüse 5 wurde Druckluft aus einem vorhandenen Luftnetz zugeführt. Am Entmischungspunkt betrug der Luftdurchsatz 192 Normkubikmeter Luft/Stunde. Nach diesem Versuch wurden die Flüssigkeitsdüse 1 und die Gasdüse 5 entfernt und an ihrer Stelle eine konzentrische Gas-Flüssigkeitsdüse eingebaut. Der Durchmesser der Flüssigkeitsdüse betrug dabei ebenfalls 40 mm. An der Flüssigkeitspumpe stellten sich die gleiche Förderhöhe und der gleiche Durchsatz wie beim vorhergehenden Versuch ein. Die Gasringspaltdüse hatte einen Innendurchmesser von 44 mm, die lichte Spaltweite betrug 11 mm. Der Entmischungspunkt der Strahldüse stellte sich schon bei 144 Normkubikmeter Luft/ Stunde ein, was gegenüber dem Erfindungsgegenstand eine Minderleistung von ca. 25 % bedeutet.
Zeichn.
~ xE Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verwendung einer Strahldüse, die aus einer Flüssigkeitsdüse (1), einer Gasdüse (5) und einem Impulsaustauschrohr (2) besteht, wobei die Mündung (7) der Gasdüse (5) unterhalb der horizontalen Achse (6) der Flüssigkeitsdüse (1) zwischen der Flüssigkeitsdüse (1) und dem Impulsaustauschrohr (2) so angeordnet ist, daß 0 die Gasaustrittsfläche (7) unter einem Winkel von 0° bis 600, vorzugsweise von 50 bis 200 gegen die gemeinsame horizontale Achse (6) der Flüssigkeitsdüse (1) und des Impulsaustauschrohres (2) geneigt ist und der lichte horizontale Abstand der Gasdüse (5) von der Flüssigkeitsdüse (1) 0 bis 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 Durchmesser der Flüssigkeitsdüse (1) beträgt, für den Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten.
2. Verwendung einer Strahldüse gemäß Anspruch 1, bei der die Spitze des Neigungswinkels der Gasaustrittsfläche (7) an der Unterkante der Flüssigkeitsdüse (1) anliegt.