Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia wymiany masy, zwlaszcza w systemie obiegowym, oraz urzadzenie do prowadzenia wymiany masy.Znany powszechnie sposób prowadzenia wymiany masy w systemie obiegowym pomiedzy urzadzeniem i zbiornikiem kontaktowym polega na rozwinieciu powierzchni kontaktowej dwu lub wiecej faz, z których to jedna lub kilka faz, stanowiacych przewaznie mieszanine o charakterze jednorodnym, przenosi sie ze zbiornika kontaktowego w obszar cisnienia wyzszego. Nastepnie wprowadza sie do urzadzenia, w którym w postaci przyspieszonego strumienia wyplywowego mieszanina kierowana jest w obszar innej poruszajacej sie fazy lub mieszaniny wielofazowej o cisnieniu nizszym. Uformowany strumien wprowadza sie w wydzielony obszar urzadzenia, gdzie nastepuje mieszanie a wraz z nim proces wymiany masy poszczególnych faz. Wytworzona w ten sposób mieszanine kieruje sie badz bezposrednio do zbiornika kontaktowego, badz tez po uprzed¬ niej czesciowej zamianie energii predkosci mieszaniny w energie potencjalna.Znanymi urzaedzeniami umozliwiajacymi stosowanie tego sposobu sa wszelkiego rodzaju strumienice ssace zarówno cieczowo-gazowe, jak gazowo-cieczowe, wspólpracujace z pompami, wzglednie dmuchawami a takze sprezarkami.W przypadku wspólpracy tych urzadzen z pompami, faze lub tez mieszanine wielofazowa stanowi woda wzglednie sciek z zawartoscia osadu czynnego. Czynnik ten zasysany jest wprost ze zbiornika kontaktowego przez pompe, za pomoca której czynnik przenoszony jest w obszar cisnienia wyzszego- w obszar tloczny pompy. Nastepnie czynnik kierowany jest do strumienicy, w której po przyspieszeniu w dyszy roboczej czynnik ten w postaci strumienia swobodnego kiero¬ wany jest w obszar komory ssawnej, wypelnionej i polaczonej z obszarem innej fazy, wzglednie mieszaniny w postaci tlenu lub powietrza. Ruch tej fazy, wzglednie mieszaniny gazowej, wywolany jest znanym zjawiskiem Venturie'go pod wplywem którego faza, wzglednie mieszanina, oplywajac strumien swobodny scieku lub wody, porywana i unoszona jest wprost do komory mieszania , w której jest wlasciwy proces wymiany masy. Uformowana w komorze mieszanina wielofazowa mieszanine kieruje sie zazwyczaj do dyfuzora, urzadzenia, w którym czesc energii kinetycznej strumienia zamieniana zostaje na energie potencjalna. Pod wplywem energii potencjalnej strumien kierowany jest wprost do zbiornika kontaktowego celem spowodowania resztkowego procesu wymiany masy z jednoczesnym mieszaniem oraz separacje fazy gazowej. Natomiast w przypadku2 134353 wspólpracy tych urzadzen z dmuchawami, badz tez sprezarkami, powietrze wzglednie tlen stanowi czynnik roboczy przyspieszany w dyszy roboczej urzadzenia, przy czym komora ssawna polaczona jest z obszarem zbiornika kontaktowego, badz tez stanowi wydzielony obszar tego zbiornika.Zasadnicze niedogodnosci techniczne wynikajace ze sposobu prowadzenia procesu, jak rów¬ niez urzadzenia do stosowania tego sposobu, to niskie techniczno-eksploatacyjne efekty charakte¬ ryzujace proces wymiany masy, spowodowane zarówno ograniczona wydolnoscia ssawna tych urzadzen, jak i ograniczonymi mozliwosciami rozwiniecia powierzchni kontaktowej wyprowadzo¬ nych faz, w odniesieniu do ponoszonych w tym celu nakladów energetycznych.Wynalazek dotyczy sposobu prowadzenia wymiany masy oraz urzadzenia do prowadzenia tego procesu, zwlaszcza w systemach obiegowych urzadzenie — zbiornik kontaktowy, który to sposób p»olega na rozwinieciu powierzchni kontaktowej poszczególnych faz bioracych udzial w tym procesie.Istota sposobu wynalazku polega na tym, ze faze badz tez kilka faz stanowiacych zwlaszcza mieszanine o charakterze jednorodnym przenosi sie ze zbiornika kontaktowego w obszarcisnienia wyzszego, po czym mieszanine te formuje sie w wirujacy swobodny strumien wyplywowy, utwo¬ rzony z co najmniej jednego wirujacego obszaru przeplywowego o pierscieniowym przekroju przeplywowym. Uformowany tak strumien kieruje sie w obszar innej fazy wzglednie mieszaniny o cisnieniu nizszym, która to faze wzglednie mieszanine doprowadza sie z zewnatrz równiez do przestrzeni oddzielajacych poszczególne wirujace wspólosiowe obszary strumienia wyplywowego.Nastepnie utworzony strumien niejednorodnej mieszaniny wielofazowej kieruje sie w wydzielony cylindryczny obszar przeplywowy, w którym w przekroju przeplywowym przyleglym do czesci wlotowej tego obszaru prowadzi sie wymiane energii pomiedzy strumieniem wyplywowym a nagromadzona w tym obszarze mieszanina powstala z tego strumienia. Celem wymiany jest spowodowanie intensyfikacji procesu wymiany masy poprzez rozwiniecie oraz odnowe powierzchni miedzyfazowej, uzyskanej w wyniku samoistnego uformowania sie w tym przekroju przeplywowym wirujacych wspólosiowo obszarów przeplywowych. Utworzony w ten sposób strumien wirujacej, niejednorodnej mieszaniny wielofazowej kierowany jest w glab cylindrycznego obszaru przeplywowego, w którym wobec wzajemnego wnikania wirujacych wspólosiowo mas z mieszaniny tej otrzymuje sie strumien o charakterze jednorodnym, który to strumien kieruje sie w kolejny, wydzielony obszar przeplywowy, w którym czesc jego energii przetwarza sie na energie potencjalna a ponadto wytraca skladowa pochodzaca od ruchu wirowego. Przetworzony tak strumien kieruje wprost do zbiornika kontaktowego celem wywolania resztkowego procesu wymiany masy w obecnosci mieszania oraz separacji jednej z faz.Istota wynalazku jest takze urzadzenie do prowadzenia procesu wymiany masy. Urzadzeniem tym jest strumienica ssaca o dyszy roboczej utworzonej z jedno lub wieloprzeplywowego symetry¬ cznie zbieznego zastawu kierowniczego, ojedno lub wielopierscieniowym przekroju wyplywowym, wspólpracujacym ponadto z zasilajacym kanalem spiralnym. Kanal spiralny wyposazony jest w zbiezny króciec zasilajacy, który to kanal polaczonyjest w sposób rozlacznyz tym zestawem. Kanal spiralny moze stanowic wraz z zestawem nierozlaczny zawirowujacy zespól kierowniczy wyposa¬ zony w lopatki kierownicze z wewnetrzlopatkowymi kanalami, laczacymi otoczenie lub tez obszar jednej z faz z komora ssawna i poszczególnymi przestrzeniami oddzielajacymi wirujace wspólo¬ siowo obszary przeplywowe strumienia wyplywowego. Urzadzenie to wyposazone jest w prostu¬ jacy strumien wieniec lopatkowy, usytuowany wewnatrz dyfuzora strumienicy.Zasadnicze korzysci techniczno-uzytkowe wynikajace ze stosowania sposobu oraz urzadzenia do prowadzenia tego procesu, to zwiekszona wydolnosc ssawna tego typu strumienie, sredno od 10-12% oraz wysokie techniczno-ekspoloatycyjne efekty charakteryzujace procesy wymiany masy, uzyskiwane zwlaszcza w systemach natleniania wody lub scieków.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny cieczowo-powietrznej strumienicy ssacej ze zbieznym zawirowujacym zespolem kierowniczym o jednopierscieniowym przekroju przeplywowym stru¬ mienia wyplywowego, fig.2 przedstawia przekrój poprzeczny tego urzadzenia widziany wplaszczy¬ znie A-A z widocznym rozwinieciem powierzchni poszczególnych faz wprowadzonych do komory mieszania, natomiast fig. 3 i fig. 4 ilustruja przekroje analogiczne urzadzenia strumienicowego wyposazonego w zbiezny zawirowujacy zespól kierowniczy o dwupierscieniowym przekroju przep¬ lywowym strumienia wyplywowego.134 353 3 Urzadzenia stanowia cieczowo-powietrzne strumienice ssace wyposazone w dysze robocza, uformowana w asymetrycznie zbiezny zestaw kierowniczy 1, o pierscieniowym lub dwupierscienio- wym przekroju wyplywowym. Zestaw kierowniczy 1 polaczony jest z zasilajacym kanalem spiral¬ nym 2 w sposób rozlaczny, badz tez stanowi wraz z nim nierozlaczny, zawirowujacy zespól kierowniczy wyposazony w zbiezny króciec zasilajacy 3. W wykonaniu nierozlacznym zawirowu¬ jacy zespól kierowniczy wyposazony jest ponadto w lopatki kierownicze 15 z wewnatrzlopatko- wymi kanalami 16 laczacymi otoczenie urzadzenia z komora ssawna 4 i poszczególnymi przestrzeniami 4 i poszczególnymi przestrzeniami 14 oddzielonymi wirujacymi wspólosiowo obszarami przeplywowymi strumienia wyplywowego 5. Komore ssawna 4 urzadzenia stanowi obszar ograniczony symetrycznie zbieznym przewodem stozkowym tworzacym dysze wspomaga¬ jaca 6. Ponadto komora 4 polaczona jest z otoczeniem wzglednie obszarem innej fazy za pomoca zbieznego kanalu ssawnego 7, uformowanego z wewnetrznej kierownicy zestawu kierowniczego 1.Poza tym komora ssawna 4 polaczona jest z cylindryczna komora mieszania 8, uformowana z prostoosiowego przewodu rurowego 9, polaczonego z dyfuzorem 10, wewnatrz którego osadzony jest wieniec kierownicy z lopatkami 11, zmieniajacymi kierunek strumienia wylotowego w prostoosiowy.Sposób wedlug wynalazku realizowany w powyzszych urzadzeniach ma nastepujacy przebieg: sciek z zawartoscia osadu czynnego, stanowiacy mieszanine wielofazowa o charakterze jednorod¬ nym, zasysany jest ze zbiornika kontaktowego 13 przez pompe 12, za pomoca której to maszyny mieszanine te przenosi sie w obszar cisnienia wyzszego panujacego po tej stronie tlocznej. W wyniku przekazanej przez pompe 12 energii, strumien mieszaniny przeplywajac kolejno przez króciec zasilajacy 3 i kanal spiralny 2, kierowany jest do asymetrycznie zbieznego zestawu kierow¬ niczego 1 o pierscieniowym lub dwupierscieniowym przekroju wyplywowym. Po opuszczeniu zestawu strumien przetworzony zostaje w wirujacy swobodny strumien wyplywowy 5, utworzony z jednego badz dwóch oddzielonych wzajemnie od siebie, wirujacych wspólosiowo obszarów przep¬ lywowych o pierscieniowym badz tez dwupierscieniowym przekroju przeplywowym, a ponadto z obszarów przemieszczajacych sie w kierunku zgodnym z kierunkiem osi zawirowania tej miesza¬ niny w kanale spiralnym 2.Wywolany tym sposobem strumien wyplywowy 5 kierowany jest w obszar komory ssawnej 4 wypelnionej i polaczonej z obszarem tlenu lub powietrza stanowiacego inna faze wzglednie mieszanine gazowa, która to doprowadza sie z zewnatrz urzadzenia za pomoca otworów ssawnych wykonanych w dyszy wspomaganej 6, a takze zbieznego kanalu ssawnego 7, wzglednie za posred¬ nictwem kanalu ssawnego 7, polaczonego z wewnatrzlopatkowymi kanalami 16 lopatek kierow¬ nicy 15. Za pomoca kanalów 16 polaczonyjest obszar otoczenia z poszczególnymi przestrzeniami komory ssawnej 4 oddzielonymi wirujacymi obszarami strumienia wyplywowego 5. Strumien 5 przeplywajac przez obszar komory ssawnej 4 kierowany jest do cylindrycznej komory mieszania 8, uformowanej z prostoosiowego przewodu rurowego 9, gdzie w przekroju przeplywowym A-A, przyleglym do czesci wlotowej komory mieszania 8, nastepuje wymiana energii pomiedzy strumie¬ niem wyplywowym 5 nagromadzona w tym obszarze mieszanina powstala z tego strumienia.Celem wymiany jest spowodowanie intensyfikacji procesu wymiany masy poprzez rozwiniecie oraz odnowe powierzchni miedzyfazowej, uzyskanej w wyniku samoistnego uformowania sie w tym przekroju przeplywowym wirujacych wspólosiowo obszarów przeplywowych, pomiedzy które to obszary porywana jest i unoszona faza wzglednie mieszanina gazowa wprowadzana uprzednio z zewnatrz urzadzenia do przestrzeni oddzielonych wirujacymi wspólosiowo obszarami przeplywo¬ wymi strumienia wyplywowego 5.Utworzony w ten sposób strumien wirujacej, niejednorodnej mieszaniny wielofazowej kiero¬ wany jest w glab cylindrycznej komory mieszania 8, gdzie wobec wzajemnego wnikania wirujacych wspólosiowo mas z miszaniny tej otrzymuje sie strumien o charakterze jednorodnym, który to strumien kieruje sie do dyfuzora 10, w którym czesc jego energii przetwarza sie w energie poten¬ cjalna a ponadto wytraca skladowa predkosci pochodzaca od ruchu wirowego w odpowiednio uformowanym wiencu kierownicy z lopatkami 11, przy czym przetworzony tak strumien kieruje sie wprost do zbiornika kontaktowego 13 celem wywolania resztkowego procesu wymiany masy w obecnosci mieszania oraz separacji jednej z faz.) 4 134 353 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób prowadzenia wymiany masy, polegajacy na rozwinieciu powierzchni kontaktowej dwu lub wiecej faz przez wprowadzenie fazy lub kilku faz w obszar innej poruszajacej sie fazy lub mieszaniny wielofazowej, a nastepnie na mieszaniu w wydzielonym obszarze, znamienny tym, ze substancje stanowiaca faze lub kilka faz o charakterze jednorodnej mieszaniny wprowadza sie do obszaru wyzszego cisnienia i formuje sie strumien wyplywowy o rozwinietej powierzchni przeply¬ wowej, utworzonej z co najmniej jednego wirujacego wspólosiowo obszaru przeplywowego o pierscieniowym przekroju, który to strumien wyplywowy kieruje sie do obszaru przeplywowego, do którego doprowadza sie jednoczesnie inna substancje o cisnieniu nizszym, stanowiaca faze lub mieszanine wielofazowa o charakterze jednorodnym, przy czym faze lub mieszanine o cisnieniu nizszym wprowadza sie do przestrzeni oddzielajacych poszczególne wirujace wspólosiowo obszary strumienia wyplywowego, po czym w obszarze przeplywowym lacznie formuje sie strumien, w którym prowadzi sie wymiana energii pomiedzy wirujacymi substancjami do czasu otrzymania strumienia o charakterze jednorodnej mieszaniny faz, którego czesc energii kinetycznej przetwarza sie na energie potencjalna i kieruje do zbiornika kontaktowego. 2. Urzadzenie do prowadzenia wymiany masy w postaci strumienicy ssacej, zawierajacej dysze robocza, komore ssaca, komore mieszania i dyfuzor, znamienne tym, ze dysze robocza stanowi asymetrycznie zbiezny zestaw kierowniczy (1) o pierscieniowym lub dwupierscieniowym przekroju wyplywowym, polaczony ze spiralnym kanalem zasilajacym (2) wyposazonym w zbiezny króciec zasilajacy 3. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze zbiezny zestaw kierowniczy (1) zawiera lopatki kierownicze (15) z wewnatrzlopatkowymi kanalami (16), laczacymi otoczenie z komora ssawna (4) i przestrzeni (14) oddzielonymi wirujacymi wspólosiowo obszarami przeplywowymi.V_ / Fig. 2.134 353 Fig.4. PL