Metode načrtovanja za mešanje stisnjenega zraka namesto mehanskega mešanja

V inženiringu za pripravo vode enotni procesi, kot so koagulacijski rezervoarji, rezervoarji za flokulacijo in mehčalni reakcijski rezervoarji, zahtevajo izjemno visoko enakomernost mešanja vode. Tradicionalno se mešanje doseže z vgradnjo mehanskih mešal. Vendar pa z naraščajočimi stroški energije in izvajanjem politik »dvo-ogljika« vse več projektov poskuša zamenjati mehansko mešanje s stisnjenim zrakom, da bi dosegli cilje varčevanja z energijo in zmanjšanja emisij. Ta članek deli načela, metode izračuna in vrednost uporabe tehnologije pnevmatskega mešanja za strokovnjake za čiščenje vode.

Pri običajnih postopkih čiščenja vode so mešala z lopaticami ali okvirji običajno nameščena v mešalne posode, posode za flokulacijo in reakcijske posode za mehčanje. Motor poganja lopatice k vrtenju, ustvarja vrtince in striženje v vodi, s čimer spodbuja temeljito mešanje kemikalij in surove vode. Vendar ima mehansko mešanje naslednje težave:

1. Visoka poraba energije

V velikih -čistilnih napravah je moč mehanskih mešal običajno med 2 in 15 kW, z dolgimi časi delovanja in visoko letno porabo energije.

2. Visoki stroški vzdrževanja

Mešala vključujejo več sestavnih delov, ki se lahko poškodujejo, kot so motorji, reduktorji, sklopke in rotorji. Vsakodnevno vzdrževanje in zamenjava delov sta-trajna in delovno-intenzivna.

3. Neenakomerno pretočno polje v rezervoarju

V nekaterih rezervoarjih nepravilnih oblik ali reakcijskih rezervoarjih-velike prostornine mehansko mešanje zlahka ustvari "mrtva območja", kar ima za posledico nezadovoljive učinke mešanja.

Zato je iskanje učinkovitejših in energetsko-varčnejših tehnologij mešanja postalo trend.

Mešanje s stisnjenim zrakom je tehnologija, ki ustvarja mehurčke z vnosom stisnjenega zraka na dno ali stene rezervoarja. Ko se zračni mehurčki dvignejo v vodi, ustvarijo tok zraka navzgor, hkrati pa poganjajo okoliško vodo, da tvori krožni tok. V primerjavi z mehanskim mešanjem ima pnevmatsko mešanje več pomembnih prednosti: (1) varčevanje z energijo in manjša poraba; ni potrebe po namestitvi visokozmogljivega-mešala, za centralizirano oskrbo z zrakom je potreben samo en zračni kompresor; (2) brez mehanske obrabe; praktično ni potrebno vzdrževanje; (3) Bolj enotno polje toka; razumna porazdelitev mehurčkov preprečuje "mrtve cone"; (4) ima tudi funkcijo prezračevanja; v nekaterih procesih lahko pomaga povečati raztopljeni kisik. III. Izračun prostornine zraka Številni projekti vključujejo to vrsto modifikacije, vendar pogosto brez kakršne koli znanstvene podlage, samovoljno povezovanje cevi za dovod zraka v bazen, kar ima za posledico nezadovoljivo delovanje.

Številni projekti vključujejo to vrsto modifikacije, vendar pogosto brez kakršne koli znanstvene podlage, samovoljno povezovanje cevi vira zraka v rezervoar, kar ima za posledico nezadovoljivo delovanje.

Količina zraka, potrebna za prezračevanje in mešanje, se lahko izračuna z naslednjo formulo.

V formuli: Qa je pretok zraka, potreben za prezračevanje in mešanje pri standardnih pogojih, m³/min; Pt je moč gredi originalnega mešala, kW, ki se lahko šteje za 0,75~0,90 moči motorja; h je globina vode na vhodu za distribucijo zraka, m.

Zračni tlak (nadtlak), potreben za prezračevanje in mešanje, je mogoče izračunati z naslednjo formulo.

V formuli: pc je zračni tlak (nadtlak), potreben za prezračevanje in mešanje, kPa; Δph je statični tlak na globini vode, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf je izguba tlaka vzdolž cevovoda in na lokalnih točkah, kPa, ki se lahko izračuna s sklicevanjem na ustrezno vsebino v članku "Metode za določanje moči in tlaka prezračevalnih puhal" na tem javnem računu prek povezave na koncu tega članka; Δpd je izguba tlaka v razdelilni glavi zraka, kPa, o kateri se lahko posvetujete s proizvajalcem in je običajno 3~15 kPa.

1. Premer mehurčkov in naraščajoča hitrost

Po literaturi je premer mehurčkov običajno okoli 5 mm, prostornina zraka pa običajno predstavlja 10 % pretoka tekočine. Manjši kot je premer mehurčka, počasnejša je naraščajoča hitrost in boljši je učinek mešanja tekočine, vendar je poraba energije stisnjenega zraka nekoliko večja; če je premer mehurčka prevelik, se učinkovitost mešanja zmanjša.

2. Cevovodi in naprava za distribucijo zraka

Glave za razdeljevanje zraka morajo biti enakomerno porazdeljene, običajno pa se uporabljajo porozne cevi ali mikroporozne prezračevalne glave. Zasnova mora zagotavljati, da so mehurčki enakomerno porazdeljeni v rezervoarju, da se prepreči lokalni "kratek stik".

3. Hidravlične značilnosti bazena
Pri globokih bazenih zračni mehurčki utrpijo večje izgube med dvigovanjem, zato je potreben-stisnjen zrak z višjim tlakom.

Povzetek
V kontekstu »dvojnega ogljika« (ogljikov dioksid, sekvestracija ogljika in emisije ogljika) tehnologija mešanja s stisnjenim zrakom ponuja čistilnim napravam visoko učinkovito, energijsko-varčno in malo-vzdrževalno metodo mešanja. Z racionalnim izračunom porabe zraka in tlaka, optimizacijo zasnove porazdelitve zraka in nadzorom velikosti mehurčkov je mogoče doseči bolj enakomerno mešanje kot mehansko mešanje, hkrati pa občutno zmanjšati obratovalne stroške. V prihodnosti se pričakuje, da bo z razvojem inteligentnih krmilnih sistemov pnevmatsko mešanje povezano s spletnim spremljanjem kakovosti vode, kar bo omogočilo-dovod zraka na zahtevo in dinamično varčevanje z energijo, kar bo pokazalo velik potencial uporabe pri čiščenju komunalne vode, industrijski krožni vodi in kemičnih reakcijah.