РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2007 года по МПК B01D53/18 B01D47/02 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ - жидкость, таких как абсорбция, охлаждение, пылеулавливание, аэрация, и может найти применение в химической и смежных с ней отраслях промышленности.

Известен тепломассообменный аппарат (см. а.с. СССР №959809, В 01 D 53/18, БИ №35, 1982), включающий корпус с патрубками ввода и вывода, взаимодействующих фаз, образованный передней, задней и торцовыми стенками и разделенный вдоль наклонной перегородкой на контактную и сепарационную зоны, при этом в контактной зоне размещены распылители и контактный элемент.

Недостатком данного аппарата является то, что сетка контактного элемента перекрывает только часть зоны контакта, имеет проход для газа одной стороны, поэтому газ, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, перед сеткой поворачивает к зазору между ней и передней стенкой, затем под сеткой направляется в противоположную сторону под перегрузку и далее в зону сепарации. Таким образом, газ дважды пересекает поток капель с большой относительной скоростью. Однако не весь факел подвергается вторичному дроблению на сетке, так как сетка перегораживает лишь часть сечения контактной зоны. Часть капель отклоняется поперечным потоком газа в сторону зазора между сеткой и передней стенкой. Если этот зазор невелик, то сопротивление ходу газа сравнительно высоко. Чем больше зазор, тем меньше сетка, тем меньше влияние на эффективность процесса. Кроме того, равномерность процесса при такой конструкции снижается. Например, часть факела под сеткой около перегородки вступает в контакт с более отработанным газом, чем около зазора.

Известен выбранный в качестве ближайшего аналога (прототипа) распылительный тепломассообменный аппарат (см. а.с. СССР №1165441, В 01 D 53/18, БИ №25, 1985), состоящий из корпуса с патрубками ввода и вывода взаимодействующих сред, образованного передней, задней и торцовыми стенками и разделенного вдоль наклонной перегородкой на контактную и сепарационную зоны. В контактной зоне размещены распылители и контактный элемент. Контактный элемент данного аппарата выполнен из эквидистантно установленных Г-образных перегородок. Каждая из перегородок состоит из сплошной и сетчатой пластин. Свободный конец сплошных пластин ориентирован в сторону распылителей. Передняя стенка корпуса в нижней части выполнена с изгибом параллельно сетчатым пластинам.

Недостатком данного аппарата является то, что перекрытие контактными элементами сечения зоны контакта создает высокое аэродинамическое сопротивление, не позволяющее газу с достаточной эффективностью проходить через аппарат.

Целью заявляемого изобретения является создание аппарата, позволяющего уменьшить аэродинамическое сопротивление аппарата, а также улучшить нагнетание газа в контактную зону аппарата, что позволяет повысить эффективность процесса тепломассообмена.

Поставленная цель достигается тем, что распылительный тепломассообменный аппарат включает корпус, разделенный вертикальной перегородкой на контактную и сепарационную зоны, с установленными внутри контактной зоны распылителями и контактными элементами. Корпус аппарата имеет форму прямоугольного параллелепипеда. Внутри аппарата, в контактной зоне, установлен вращающийся барабан, состоящий из оси, на которой на спицах установлены 2 кольцеобразных элемента. Кольцеобразные элементы установлены так, что ось барабана проходит через центр колец, перпендикулярно их (колец) плоскости. Кольцеобразный элемент может быть выполнен в форме правильного многоугольника. К кольцеобразным элементам крепятся Т-образные контактные элементы, состоящие из сетчатой и сплошной пластин. Горизонтальный элемент буквы Т является сетчатой пластиной, вертикальный элемент буквы Т является сплошной пластиной. Т-образные элементы могут вращаться относительно оси, проходящей через точку пересечения горизонтального и вертикального элемента буквы «Т».

Выполнение барабана вращающимся позволяет использовать энергию падающей на сетки воды для раскручивания барабана и дополнительного нагнетания газа в аппарат, что позволяет уменьшить его аэродинамическое сопротивление, а следовательно, повысить интенсивность процессов тепломассообмена. Выполнение Т-образных элементов вращающимися относительно оси, проходящей через точку пересечения горизонтального и вертикального элемента буквы «Т», позволяет им в процессе вращения барабана сохранять свою ориентированность. Это позволяет более эффективно перекрывать зону контакта.

На фигуре 1 изображен распылительный тепломассообменный аппарат, продольный разрез. На фигуре 2 изображен разрез А-А на фигуре 1. На фигуре 3 изображен разрез Б-Б на фигуре 2.

Распылительный тепломассобменный аппарат включает корпус 1, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, со сплошным днищем 2. Внутри корпуса установлена перегородка 3, которая делит пространство аппарата на контактную зону 4 и зону сепарации 5. Перегородка 3 может быть установлена вертикально, либо установлена наклонно в сторону контактной зоны 4. Перегородка 3 образует с корпусом 1 входное 6 и выходное 7 окна. В верхней части контактной зоны 4 на кронштейнах 8 установлены форсунки 9, к которым по трубам 10 подводится жидкость. Количество форсунок 9 выбрано таким образом, чтобы факелы перекрывали в свету все сечение контактной зоны 4 аппарата. В нижней части аппарата на подшипниковых опорах 11 с возможностью вращения установлен барабан 12. Барабан 12 состоит из оси 13, на которой установлены два кольцеобразных элемента 14. Кольцеобразные элементы 14 соединены осями 15. На осях 15 установлены Т-образные контактные элементы 16, состоящие из горизонтальной сетчатой 17 и вертикальной сплошной 18 пластин. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 19 для удаления отработанной жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость по трубам 10 поступает на форсунки 9 и распыливается на капли разного размера, образуя факелы, которые полностью перекрывают сечение контактной зоны 4 аппарата в свету. Факелы эжектируют газ, поступающий в контактную зону 4 аппарата через входное окно 6. Мелкие капли быстро тормозятся и, достигнув контактного элемента 15, в большинстве своем свободно проходят сквозь него, а крупные капли ударяются о сетчатую пластину 18 контактного элемента 15, в результате чего затормаживаются и дробятся, что приводит к увеличению времени и поверхности контакта взаимодействующих фаз, а также происходит турбулизация фаз, за счет чего возрастают коэффициенты тепло- и массопередачи. Удары капель о сетчатую пластину 18 контактного элемента 15 приводят во вращение барабан 12. Это вращение барабана 12, а вместе с ним и установленных на нем контактных элементов 15 дополнительно нагнетает газ в аппарат, что уменьшает его аэродинамическое сопротивление. Большинство капель оседает в нижней части корпуса 1 аппарата. Потоки газа проходят по пути наименьшего сопротивления через зазоры между контактными элементами 15, а после прохождения контактной зоны поворачиваются и поступают в зону сепарации 5, поднимаются по ней и удаляются из аппарата через выходное окно 7 в окружающую атмосферу. Мелкие капли жидкости, захваченные газом, сепарируются от него при повороте газа на выходе из контактной зоны. При выполнении перегородки 3 наклонной в результате увеличения проходного сечения обечайки происходит резкое снижение скорости газа и, следовательно, уменьшение его несущей способности, что дополнительно увеличивает сепарацию жидкости и газа и уменьшает каплеунос. Жидкость из аппарата удаляется через патрубок 20.

Предлагаемый аппарат позволяет увеличить эффективность процессов аэрации, охлаждения воды и других процессов тепломассообмена. Аппарат может быть изготовлен с помощью имеющегося оборудования по существующим технологиям.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ-жидкость, таких как абсорбция, охлаждение, пылеулавливание, аэрация, и может найти применение в химической и смежных с ней отраслях промышленности. Корпус аппарата разделен перегородкой на контактную и сепарационную зоны. Внутри контактной зоны имеются распылители и контактные элементы. Аппарат снабжен барабаном, установленным в контактной зоне с возможностью вращения. На барабане закреплены с возможностью вращения Т-образные контактные элементы. Т-образные контактные элементы образованы сплошной и сетчатой пластинами. Изобретение позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление аппарата, а также улучшить нагнетание газа в контактную зону аппарата, что повышает эффективность процесса тепломассообмена. 3 ил.

Распылительный тепломассообменный аппарат, включающий корпус, разделенный перегородкой на контактную и сепарационную зоны, с установленными внутри контактной зоны распылителями и контактными элементами, отличающийся тем, что аппарат снабжен барабаном, установленным в контактной зоне с возможностью вращения, на барабане закреплены с возможностью вращения Т-образные контактные элементы, образованные сплошной и сетчатой пластинами.