197953. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyékony közeg sztatikus nyomástöbbletének hasznosítására
197953 A találmány tárgya eljárás folyékony közeg sztatikus nyomás-többletének hasznosítására különböző sztatikus nyomású folyékony közegek között. Egyes technológiáknál — ilyen lehet például: a fordított ozmózis, ultraszűrés — gyakori követelmény, hogy a technológiai folyamathoz a közegben nagy nyomást kell kialakítani. Ennek a nagynyomású közegnek nem egyszer jelentős hányada azonban a technológiai folyamat után eltávozik a rendszerből (a továbbiakban: koncentrátum). Nagy energia pazarlással jár, ha a koncentrátumot a rendszer nyomásának fenntartására fojtáson keresztül veszik el. Ezért arra törekszenek, hogy a távozó közeg — egyébként veszendőbe menő — energiáját valamilyen módon, legalábbis részben visszanyerjék vagy hasznosítsák. Ezt a problémát hagyományosan általában a következőképpen oldják meg: a) Ha a közegben a kívánt nyomást dugattyús szivattyúkkal hozták létre, a még számottevő sztatikus nyomással rendelkező közeget a dugattyú mögötti térbe vezetik és ezáltal»segítik elő a betáplálandó közeg nyomás értékének kialakítását. Ez a megoldás több jelentős hátránnyal jár. A dugattyús szivattyú ezesetben csak egyhatású lehet, amelynek üzeme az energia-visszanyerésnél a térfogat arányokra nagyon érzékeny, merev üzemvitelt követel meg. b) Általában a nagyobb teljesítményű megoldásoknál a szükséges nyomás értéket centrifugál szivattyúkkal biztosítják. Ezesetben pedig a hasznosítható energiát turbinák útján nyerik vissza. A módszer drága, üzemvitele kényes és bonyolult hatásfoka viszonylag alacsony. A hasznosítható nyomási energiát ugyanis először mozgási energiává kell átalakítani, majd pedig újra nyomási energiává. A koncentrátum energiájának visszanyeréséhez a fejlettebb megoldásoknál nyomástárolót használnak. A DE-PS 28 30 987 lsz. szabadalmi leírás szerinti megoldásnál olyan nyomástárolót ismertetnek, amely töltettestekkel ellátott tartályként van kialakítva. Ez a töltettest a nyomástárolót gyakorlatilag végtelen számú egyedi tartályra osztja fel, melyeken a folyadékok az alternáló üzemmódnak megfelelően különböző irányokban áramlanak át. Ezáltal az áramlást sok részáramlásra bontják azért, hogy így a folyadékok visszakeveredes^ csökkenjen. A DE-PS 29 24 971 lsz. szabadalmi leírás szerinti továbbfejlesztett megoldásnál a nyomástárolón belül párhuzamos, az áramlás irányában elrendezett lamellákkal osztják fel az áramlást. A lamellák között kifejezetten lamináris áramlást biztosítanak, miáltal tovább csökkenthető a folyadékok — koncentrátum és permeátum — közötti átkeveredés. 2 1 Ezen megoldásokra jellemző a viszonylag nagy átkeveredés a folyadékok között, az ebből eredő anyag- és energia veszteség. A találmány célja a nagyobb sztatikus nyomással rendelkező folyadék — adott alaptechnológia tekintetében veszteség — energiájának a kisebb sztatikus nyomású folyadék részére való hasznosításához olyan eszköz és energiatakarékos eljárás létrehozása, melynél a folyadékok közvetlen egymásra hatása következtében a veszteség energiát hordozó folyadék hányadnak megfelelő nagynyomású folyadékszállító gépkapacitást nen kell biztosítani és az ezen hányadra eső energiát eleve be sem kel) fektetni. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy ha két különböző minőségű folyékony közeg szakaszosan, adagokban kerül csővezetékbe és ott kifejezetten turbulens (legalább Re 105) áramlási feltételek mellett közlekedik, a két folyadék között csak kis mélységű átkeveredés jön létre. Ilyen áramlás esetén ugyanis a cső keresztmetszetében a foíyadékrészecskék tengelyirányú sebessége jó közelítéssel — a lamináris fal melletti hártya kivételével — azonos. Kifejezetten turbulens áramlási feltételek mellett megengedhető, hogy a csővezetékben (csőkamrákban) a folyadékok közvetlenül érintkezzenek, és így zsilipéijék a nagyobb sztatikus nyomású közeg nyomásszintjére a kisebb sztatikus nyomású közeget, melynek további mozgatása nyomásfokozó szivattyúval történhet úgy, hogy a folyamat fenntartásához és megfelelő üzemi paraméterek biztosításához irányítástechnikai megoldást (mérés, vezérlés, szabályozás) alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás során a kisebb sztatikus nyomású közeg energiatartalmát megnöveljük, valamint a közegek áramlási paramétereit irányítástechnikai eszközök alkalmazásával beállítjuk. Jellemző a találmányra, hogy a közegeket zárt rendszerben, egymásutáni váltakozásban, azonos mértékű, legafábbis Re 105 turbulenciával áramoltatjuk, tehát turbulens felülettel hozzuk kapcsolatba egymással. Az eljárás előnyös foganatosítási módjaként a folyékony közegeket kettő, célszerűen hengeres csőkamrában áramoltatjuk. További előnyök foganatosítási módban az áramlási paramétereket csőkamránként, turbulens határfelületet érzékelő mérőérzékelőből és mérőátalakítóból álló mérőkörrel, szükséges esetben az üzemi paramétereket ellenőrző mérőkörökkel, továbbá a csőkamrák záróelemeihez kapcsolódó végrehajtószervvel, hidraulikus együttfutás szabályozási körrel, vezérlőegységgel és kijelző egységgel mérjük, továbbá vezéreljük vagy szabályozzuk. A találmány példakénti foganatosítását és megoldását részletesebben a mellékelt rajzok alapján ismertetjük, melyek a találmánynak egy nagynyomású szűrési folyamat (ult-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
