Спосіб очищення рідин від механічних домішок у потоці (варіанти)

Винахід належить до способів видалення твердих речовин із суспензій і може бути використаним для очищення води, пального, мастильних та робочих рідин від механічних домішок. Відомий спосіб фільтрації суспензій, який полягає у формуванні руху суспензії уздовж поверхні пористого матеріалу, діаметр пор яких перевищує діаметр частинки твердої фази щонайменше у 10 разів, зі швидкістю рівною або перевищуючою подвійний добуток швидкості проникнення рідинної фази крізь пористий матеріал на відношення діаметрів пор матеріалу і частинок твердот фази [Патент Франции, заявка №2623419, кл. В01Д29/10, 25/38, опубл. в РЖ "Изобретения стран мира", №24, 1989, с.66]. Недолік відомого способу полягав в тому, що при його здійсненні потрібні значні витрати енергії потоку суспензії на формування значної уздовжньої швидкості суспензії, яка? відповідно винаходу, повинна бути щонайменше у 20 разів більшою чим швидкість проникнення рідинної фази крізь пористий матеріал. А удержання такої швидкості суспензії у кінці пористої поверхні спонукає значному видаленню частки суспензії, яка забезпечує регенерацію пористої поверхні матеріалу, та видалення з неї та із очисника твердої фази, що у свою чергу знижує продуктивність по фільтрату. Крім того, прийняте формування руху суспензії уздовж або паралельно поверхні пористого матеріалу не забезпечує раціональне використання енергії рухаючої суспензії для віддалення твердої фази від поверхні пористого матеріалу з метою кращого проникнення рідинної фази через пори матеріалу. Наприклад, у такому рухові суспензії немає відцентрових сил. Тому відомий спосіб недостатньо ефективний. Відомий також фільтр, у якому здійснюють спосіб очищення рідин від механічних домішок, який полягає у поданні неочищеної рідини у фільтр, формуванні потоку цієї рідини уздовж циліндричної проникної поверхні у вигляді спіралі, виділенні фільтрату крізь проникливу циліндричну поверхню, вивід фільтрату та видалення механічних домішок із фільтра [Авт. свидетельство СССР №1230633, кл. В01Д27/12, БИ №18, 1986]. Здійсненням відомого способу не у повній мірі досягається використання енергії рідини для розподілення твердої та рідинної фаз над проникною поверхнею та віддалення твердої фази від неї. Де пояснюється тим, що появлені при спіралеподібному потоку рідини у фільтрі відцентрові сили не досягають свого максимального значення, так як частка енергії потоку витрачається на забезпечення руху рідини не тільки навколо циліндричної поверхні, а і уздовж неї. Крім того, спіралеподібний рух рідини призводить до значного збільшення його довжини, що у свою чергу потребує значних ви трат енергії рідини на кого формування. У практиці це призводить до значних витрат тиску рідини та зниженню можливостей використання способу. Найбільш близьким до запропонованого винаходу по те хнічній сутності та досягнутому результату є спосіб очищення рідин від механічних домішок у потоку, який реалізований у відомому очиснику рідин від механічних домішок, який полягає у поданні із підвідного трубопроводу у очисник неочищеної рідини, формуванні двох напівкільцевих, зустрічних на ви ході із очисника та поперек циліндричної проникної поверхні потоків неочищеної рідини, одержанні фільтрату за рахунок проникнення рідини крізь проникну циліндричну поверхню і безперервному виведенні фільтрату та частки неочищеної рідини із очисника [Авторское свидетельство СССР №1072790, кл. В01Д25/24, БИ №5, 1984]. Недолік відомого способу очищення рідини від механічних домішок полягає у тому, цо упом'яну та в описі винаходу нормальна експлуатація не забезпечена конкретними технічними параметрами, а звернута особлива увага додатковим заходам та прийомам для відновлення нормальної експлуатації, що свідчить про неудосконаленість способу. Крім того, для реалізації цих додаткових заходів потрібні додаткові пристрої та витрати праці або енергії. Прийняті додаткові засоби відновлення нормальної роботи способу очищення рідини від механічних домішок не зовсім удосконалені. Наприклад, передбачене покращення умов видалення частинок механічних домішок з проникної поверхні та із очисника за рахунок збільшення кількості рідини у одному із півкільцевих потоків за рахунок рідини другого підлягає сумніву, так як відомо, що головним у покращенні умов видалення частинок механічних домішок з любої проникної поверхні і із потоку є напрямок результативного вектора швидкості, утвореного вектором швидкості неочищеної рідини у напрямку паралельному проникливої поверхні, а у даному випадку - дотичним вектором, та вектором швидкості рідини у напрямку проходження рідини крізь проникну поверхню. Але, так як відомий спосіб передбачає збільшення обох цих векторів, то напрямок результативного вектора відносно проникної поверхні може і не змінитись у кращий бік, а умови віддалення частинок механічних домішок від проникної поверхні та із очисника не тільки не покращитись, а навіть, навпаки, погіршитись. Про це свідчить і величезна кількість очисників для реалізації цього способу, наприклад, патент ФРГ, заявка №2926132, кл. В01Д29/20, опубл. в РЖ Изобретения в СССР и за рубежом, №10, 1981, c.21; патент Франции, заявка №2460700, кл. В01Д29/42, 29/04, опубл. в РЖ Изобретения в СССР и за рубежом, №13, 1981,с.40; патент США №4311591, кл. В01Д35/22, опубликован там же, №19, 1982, с.57; патент Японии, заявка №57-49245, кл. В01Д28/20, 35/02, опубл. в РЖ Изобретения в СССР и за рубежом, №17, 1983, c.68; патент Великобретании, заявка №2110554, кл. В01Д29/20, опубл. в РЖ Изобретения в СССР и за рубежом, №5, 1984, с.43 и другие. До того ж незважаючи на наявність відцентрових сил, все ж таки не повністю використовується енергія потоку рідини на саморегенерацію проникливої поверхні очисника, а невизначеність з раціональними параметрами поведінки рідини у очиснику не дозволяє одержати максимально можливу частку фільтрату та працездатність, що знижує продуктивність способу і можливість його використання та підвищує витрати на пошуки цих параметрів. Технічним завданням винаходу є удосконалення способу очищення рідин від механічних домішок у потоку, у якому завдяки визначенню раціональних параметрів потоків рідини у очиснику, досягається підвищення працездатності і продуктивності способу, зниження витрат тиску рідини і розширення можливостей використання способу. Поставлене завдання досягається тим, що у способі очищення рідин від механічних домішок ,у потоку, який полягає у поданні неочищеної рідини із підвідного трубопроводу у очисник, формуванні двох півкільцевих, зустрічних на виході із очисника та поперек циліндричної проникливої поверхні потоків неочищеної рідини, одержанні фільтрату за рахунок проникнення рідини крізь проникливу циліндричну поверхню і безперервному виведенні фільтрату та частини неочищеної рідини із очисника, згідно з винаходом, формування кожного із півкільцевих потоків рідини та потоку рідини крізь проникливу циліндричну поверхню здійснюють із умов: V1=(1-1,6)Vn V2=(0,2-0,6)Vn V0£0,3 V2 де V1 і V2 - швидкість рідини відповідно у началі і кінці півкільцевого потоку, м/с; Vn - швидкість рідини у підвідному трубопроводі, м/с; V0 - усереднена швидкість проникнення рідини крізь проникну циліндричну поверхню, м/с, крім тоги, формування півкільцевих зустрічних потоків неочищеної рідини ведіть поперек багатогранної проникної поверхні, що дозволяє підвищити працездатність та продуктивність способу, знизити витрату тиску рідини і розширити можливості використання способу. Прийняття швидкості рідини у началі півкільцєвого потоку /V1/ меншою I*Vn, тобто швидкості рідини у підвідному трубопроводі, призводить до погіршення умов очищення рідини, а прийняття цієї швидкості більшою 1,6*Vn - до підвищення втрат тиску рідини. Прийняття швидкості рідини у кінці півкільцевого потоку /V2 / меншою 0,2*Vn, тобто швидкості рідини у підвідному трубопроводі, призводить до зниження можливостей використання способу, а прийняття цієї швидкості більшою 0,6*Vn - до зниження продуктивності по фільтрату. Прийняття швидкості /V0 / проникнення рідини крізь проникну циліндричну поверхню більшою 0,3*V2 призводить до погіршення регенерації проникної поверхні та зниженню працездатності способу. На Фіг.1 показаний один із варіантів очисника, у якому здійснюється запропонований спосіб очищення рідин від механічних домішок у потоку, на Фіг.2 - теж, поперечний розріз; на Фіг.3 - теж, вузол Б. Очисник складається із циліндричного корпусу 1 з впускним 2, випускним 3 та зливним 4 патрубками, при цьому впускний 2 та зливний 4 патрубки розташовані діаметрально протилежно один одному. У корпусі 1 установлений фільтроелемент 5 з циліндричною проникливою поверхнею 6, яка разом з внутрішньою поверхнею корпуса 1 утворюють від впускного 2 до зливного 4 патрубків два півкільцевих зазору для руху неочищеної рідини навколо циліндричної проникної поверхні 6 по всій її висоті. Неочищена рідина розподіляється на два рівноцінних потоку 7 і 8 за допомогою напрямного елемента 9 із підвідного трубопроводу 10. Спосіб здійснюється таким чином. Неочищену рідину із підвідного трубопроводу 10 зі швидкістю Vn подають у очисник через впускний патрубок 2, де вона за допомогою напрямного елемента 9 розподіляєтеся на два рівноцінних потоки 7 та 8, які направлені поперек проникливої циліндричної поверхні 6 фільтроелемента 5. При цьому швидкість V1 рідини у началі утворення півкільцевих потоків 7 і 8 вибирають як одну із значень V1=(1-1,6)Vn, яке найбільш раціональне для умов очищення даної рідини. Рухаючись разом з рідиною навколо циліндричної проникливої поверхні 6 у вигляді потоків 7 і 8, частинки механічних домішок зазнають дії відцентрових сил, що сприяє віддаленню їх від проникної поверхні 6 і покращенню проходженню рідини крізь неї із швидкістю мінімум у 3,5 рази меншою від швидкості V2 рідини у кінці півкільцевих потоків 7 і 8, яка теж має бути відносно постійна установлена із значення V2=(0,2-0,6)Vn. У необхідних випадках для покращення умов віддалення частинок механічних домішок від проникної поверхні 6 її виконують у вигляді багатогранника зі значною кількістю граней. Така поверхня створює при рухові безліч трамплінів для частинок В /Фіг.3/ механічних домішок, які, підстрибуючи у кінці довжини грані проникної поверхні 6, віддаляються від останньої і дають доступ рідині для проникнення крізь поверхню 6 фільтроелемента 5. Тим більш це ефективно, коли частинки механічних домішок перебувають у очиснику лічені секунди або долі секунди. Після проходження рідини крізь проникну поверхню 6, вона попадає усередину фільтроелемента 5, а потім у вигляді фільтрату поступає до споживача. Потоки 7 та 8 неочищеної рідини перед виходом із очисника зливаються у один потік, який через зливний патрубок 4 відправляється із очисника у каналізацію, рециркуляційну лінію, лінію звороту або споживачу, який може використати неочищену рідину. Запропонована у способі залежність швидкості рідини у началі /V1 / і кінці /V2/ півкільцевих потоків від швидкості /Vn/ рідини у підвідному тр убопроводі 10, тобто V1=(1-1,6)Vn і V2=(0,2-0,6)Vn, дозволяє досягнути зниження втрат тиску рідини, що розширяє можливість використання способу, а швидкості /V0/ проникнення рідини крізь проникну поверхню 6 від швидкості /V2 / рідини у кінці півкільцевого потоку 7 або 8, тобто V0£0,3 V2 є гарантом придатності способу без витрат на додаткові наукові або промислові пошуки цих параметрів при розробці очисника для здійснювання способу. Формування півкільцевих потоків 7 та 8 неочищеної рідини поперек багатогранної проникливої поверхні 6 покращує умови віддалення частинок механічних домішок від проникливої поверхні 6 та проникнення крізь неї рідини за рахунок стрибку частинок механічних домішок у кінці руху уздовж довжини грані, що підвищує продуктивність способу. Проведені промислові випробування підтвердили велику ефективність запропонованого способу очищення рідини від механічних домішок. Для реалізації запропонованого способу були виготовлені очисники різної продуктивності, від 250 до 1200м 3/час технічної води з механічними домішками, максимальний діаметр частинок яких складав 1020мм. Швидкість води у підвідному трубопроводі складала Vn=1,8-2,2м/с, швидкість води j началі і кінці півкільцевих потоків 7 і 8 згідно способу V1=2,0-3,2м/с та \/2=0,4-1,2м/с відповідно, а швидкість проникнення води крізь поверхню 6 фільтроелемента 5 була V0=0 ,07-0,3м/с, при цьому остання є усередненою величиною між швидкістю проникнення води крізь поверхню о у началі потоку 7 або 8 та швидкістю у кінці нього. Очищення води проводилось до крупності частинок 0,1-0,5мм у діаметрі та втратах тиску щонайбільше 0,05МПа від ізначального 0,3-1,0МПа. Всі очисники, які були залучені у експлуатацію за період більше трьох років працюють без зауважень та жодного технічного обслуговування на Маріупольському металургійному комбінаті ім.Ільїча, донецькому та Макєєвському металургійних заводах. Таким чином, запропонований спосіб очищення рідин від механічних домішок, а саме запропоновані параметри поведінки рідини навколо проникної поверхні та зовнішній вигляд останньої разом з відомими ознаками дозволяють використовувати спосіб у потоках з низьким тиском рідини завдяки малим втратам, тобто розширити можливості його використання та підвищити продуктивність способу.