Газораспределитель — это ключевой промышленный компонент, основная функция которого заключается в равномерной подаче газа в жидкую среду в виде мелких пузырьков. Он широко используется в биореакторах, ферментерах, аэротенках, флотационных машинах и другом оборудовании, где за счет эффективного увеличения площади контакта газа и жидкости значительно повышается эффективность массопереноса.

Спеченные металлические распределители обычно изготавливаются по технологии порошковой металлургии. Используя порошки различных металлов или сплавов, таких как бронза, нержавеющая сталь, никель, титан, можно создавать пористые структуры с заданными физическими и химическими свойствами. Такая структура представляет собой трубчатый, дисковый или другой элемент с бесчисленными микроскопическими каналами, устанавливаемый ниже уровня жидкости в резервуаре. Он является сердцем системы для эффективной диспергации газа.

В технологиях распределения газа существует две основные категории: статические и динамические распределители.

Статический газораспределитель​ не имеет движущихся частей, и эффект диспергирования газа полностью зависит от его физической структуры. Спеченный металлический распределитель является типичным представителем этого класса. Его ключевые преимущества — простая конструкция, высокая надежность и способность создавать пузырьки однородного размера. Поэтому он особенно подходит для промышленных процессов, требующих длительной, стабильной и непрерывной работы, таких как ферментация, аэрация сточных вод и т.д.

В настоящее время общепризнанными математическими показателями для количественной оценки производительности газораспределителей в промышленности являются неравномерность распределения газа (M)​ и перепад давления на распределителе (ΔP). [1]

Формула расчета неравномерности распределения газа M​ выглядит следующим образом:

Где:

Перепад давления на распределителе рассчитывается как:

Где:

Чем меньше значение ΔP, тем меньше потери энергии при прохождении газа через распределитель и тем лучше его характеристики.

Динамический газораспределитель​ содержит подвижные элементы и использует механическую энергию (вращение, вибрацию, высокоскоростные струи) для активного сдвига и дробления газового потока, поступающего в жидкость, на пузырьки. Распространенными типами являются механические перемешивающие, струйные (типа Вентури), вращающиеся дисковые и т.д.

Успешное «дробление» пузырька зависит от противоборства двух сил:

💥 Разрушающая сила (внешняя): Касательное напряжение (τ).​ Преобразуется из механической энергии, обеспечиваемой оборудованием, и стремится разорвать пузырек:

где μ— вязкость, γ— градиент скорости (скорость сдвига).

🛡️ Сопротивляющаяся сила (внутренняя): Поверхностное натяжение (σ).​ Стремится сохранить сферическую форму пузырька, минимизируя его площадь поверхности, и является основной силой, сопротивляющейся разрушению.

Этот процесс можно описать с помощью ключевого безразмерного числа — числа Вебера (We):

Таким образом, динамические распределители, создавая высокие скорости сдвига или турбулентность, обеспечивают значительное превышение числа We над критическим значением, что приводит к эффективному и полному дроблению пузырьков. Это также объясняет, почему динамические распределители обладают высокой эффективностью массопереноса, но сопровождаются более высоким энергопотреблением и сложной механической конструкцией.

Благодаря своей эффективности, долговечности и возможности настройки, спеченные металлические газораспределители играют важную роль в различных отраслях промышленности:

Проблемы, связанные с промышленными газораспределителями, сопровождают их на всех этапах: проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Сталкиваясь с вышеперечисленными проблемами проектирования и эксплуатации, компания Xiongkai, опираясь на глубокий опыт в области спекания металлов, предлагает серию решений для высокопроизводительных газораспределителей.

Следующие примеры из практики наглядно демонстрируют, как газораспределители и технологические системы Shinkai от Xiongkai приносят значительную пользу в различных отраслях.

▶ Кейс 1: Повышение качества газированных напитков.​ Ведущий производитель газированных напитков столкнулся с проблемой неравномерной карбонизации и нестабильности вкуса продукции. После перехода на спеченные металлические распределители Xiongkai, генерируемые мелкие и однородные пузырьки CO₂ обеспечили быстрое и равномерное растворение газа в жидкости. Это не только значительно повысило стабильность качества продукции, но и оптимизировало производственный процесс.

▶ Кейс 2: Транспортировка сверхтонкого угольного порошка с требованиями к специфическому материалу.​ Ведущая фармацевтическая компания для каталитической реакции гидрирования требовала точного контроля диаметра пузырьков водорода в пределах 1 мм для максимизации массопереноса. Xiongkai изготовил распределители с заданным размером пор, что в итоге помогло клиенту, сохранив эффективность реакции, снизить потребление водорода на 15%, достигнув значительной экономии.

Технология газораспределения от Nanjing Xiongkai является одной из самых передовых на рынке. Мы предлагаем не только высокопроизводительные ключевые компоненты, но и, основываясь на глубоком отраслевом опыте, комплексные решения, охватывающие проектирование и подбор псевдоожижающих элементов, технологический дизайн, выбор клапанов и контрольно-измерительных приборов, а также проектирование трубопроводов. Nanjing Xiongkai стремится быть вашим самым надежным партнером, помогая с помощью передовых технологий и услуг решать производственные задачи и достигать превосходного качества и экономической эффективности. Свяжитесь с нами в любое время, чтобы вместе с нашей командой опытных инженеров обсудить ваши потребности.