Устройство для очистки газа Советский патент 1985 года по МПК B04C3/02 

Изобретение относится к технике сепарации газов и газообразных примесей и может быть использовано для очистки сжатых газов от токсичных примесей, например окислов азота. Цель изобретения - повьшение эффективности очистки газа от конденси рующихся примесей. На фиг. 1 представлено устройство, разрез; на фиг. 2-распределение давления на выходе вихревой трубы.по радиусу диафрагмы при входном давлении Pgi 4 кгс/см и ТЙУ 293 К; на фиг. 3 - распределение температуры на выходе вихревой трубы по радиусу диафрагмы. Устройство содержит охлаждаемую вихревую трубу, состоящую из входной части 1 с патрубком 2 для подачи загрязненного газа, сообщающимся с полостью трубы через тангеш:;иальное входное сопло 3 и осевое выходное отверстие 4, в котором установлена диафрагма 5, и цилиндрического корпуса 6, расположенного в рубашке охлаждения 7 с патрубками для подачи 8 и вывода 9 теплоносителя, сепаратора 10 с кожухом 11 для сбора жидкости и отвода ее через патрубки 12 и с осевым выходным патрубком 13. В кожухе 11 сепаратора 10 концентрично установлены кольцевые цилиндрические наружные 14 и внутренняя 15 камеры, последняя снабжена патруб ками - выходным t6 и входным 17, сое диненнь1м с патрубком 9 вывода теплоносителя охлаждающей рубашки 7, а на ружная камера 14 вьтолнена с кольцевой цилиндрической перегородкой 18, прикрепленной к нижней торцовой стенке камеры, и с патрубком 19 ввода газа, входной конец которого расположен концентрично снаружи выходного конца трубки 20 для рециркулирующего газа, а выходной конец присоединен к камере 14 у ее внутренней стенки 21, входной конец трубки 20 для рециркулирующего газа присоединен к камере 14 у ее внешней стенки. Сепаратор 10 и выходной патрубок 13 с внешней стенкой камеры 14 образ ет кольцевые каналы 22 и 23 соответственно. Перед патрубком f3 уставовлен завихритель 24, вьтолненный в виде шнека. Устройство работает следующим образом. Через патрубок 2 и входр1ую часть 1 вихревой трубь подают загрязненный газ, входящий через тангенциальное входное сопло 3. При вращении газа внутри трубы часть его меняет направление и движется в сторону диафрагмы 5. При этом происходит обмен кинетической и внутренней энергией. В результате осевые слои газа охлажаются, а наружные нагреваются. Во внутреннюю полость рубашки охлаждения 7 через патрубок 8 подают теплоноситель (воду) для охлаждения 1щлиндрического корпуса 6 вихревой трубы. Нагретая вода поступает патрубок вывода 9 в патрубок 17,- а затем во внутреннюю камеру 15 и сливается через патрубок 16. За счет интенсивного омывания внешней стенки корпуса 6 энергия горячего потока газа передается в виде тепла охлаждающей воде, которая нагревается до t -v 70°С. Так как энергия передается одновременно с образованием горячего потока и его охлаждением, происходит резкое пон №ение температуры газа на выходе из диафрагмы 5. Благодаря высоким значениям тангенциальных скоростей и низкой температуре газа на выходе из диафрагмы 5 происходит конденсация токсичных примесей в газе-носителе вплоть до капель, которые под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней стенке сепаратора 10 и через кольцевой канал 22 отводятся в ко- жух 11 для сбора жидкости. По оси диафрагмы 5 движется холодньй газ, содержащий большой процент мелкодисперсных частиц жидкости, на которые центробежные силы не оказывают заметного воздействия. Поскольку во вращающемся вихре имеет место расслоение газа по температуре, то соответственно имеет место расслоение газа по давлению. Поэтому часть газа с частицами жидкости поступает во внутреннюю полость камеры 14 по патрубку 19 и выводится наружу через трубку 20. На фиг; 2 и 3 изображены эпюры давлений и температур на выходе охлаждаемой вихревой трубы по радиусу диафрагмы охлаждаемой вихревой трубы при входном давлении Pgj, 4 кгс/см и температуре Т 293 К. Из графика распределения давления по радиусу диафрагмы следует, что с уменьшени31

ем радиуса происходит уменьшение давления газового потока и наоборот Поэтому, чем больше зазор между концентрическими патрубком 19 и трубкой 20, тем больше перепад давлений между ними. В приведенном примере перепад давлений составляет 11,4 кгс/см, а при увеличении давления на входе более 4 кгс/см перепад может Составлять несколько атмосфер и выше.

Также И2 меняется и температура газового потока по радиусу. В приведенном примере общая температура на выходе из диафрагмы Т, 240 238 К, а температура газа, отбираемая из центральных слоев патрубка 19, равна Т 200-210 К.

Температура же воды, подаваемой на нагревание кожуха 15 из полости .рубашки охлаждения 7 вихревой трубы, составляет Т 313-323 К.

Таким образом, основной газовьй поток, содержащий 30 мае.% частиц размером 0,28-0,56 мкм и имеющий температуру Т 240 К, подается в зазор между камерами 14 и 15, наруж404

ная из которых охлаждена до Т 210220 К, а внутренняя нагрета до Т 300-310 К. Наиболее, мелкие частицы у нагретой поверхности испаряются, вызывая их движение к холодной стенке, а пары их конденсируются на более крупных, вызывая их рост, и за счет вихревого движения очищаемого газа в зазоре между камерами 14 и

15 происходит их вывод из потока на завихритель 24. После чего укрупненные капли жидкости через кольцевой канал 23 поступают в кожух 11. При этом часть недоочищенного газа поступает из камеры 14 по трубке 20 на доочистку, т.е. постоянно циркулирует по контуру.,

Использование изобретения позволяет увеличить размер мелкодисперсных частиц на выходе вихревой трубы не менее, чем в 10 раз, и тем самым увеличить эффективность очистки по сравнению с прототипом на 20-25%,

что составляет 92-94%. Это достигает, ся за счет использования температурного перепада и разности давлений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА, содержащее вихревую трубу с тангенциальным входным соплом, осевым выходным отверстием, диафрагмой, установленной в выходном отверстии, и охлаждакш1ей рубашкой, имеюп1ей патрубки ввода и вывода теплоносителя, сепаратор с кожухом для сбора жидкости и с осевым выходным патрубком, трубку для редиркулирующего газа, выходной конец которой расположен по оси. диафрагмы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа от кбнденсирующихся примесей, сепаратор снабжен завихрителем и установленными концентрично в кожухе сепаратора кольцевыми цилиндрическими наружной и внутренней замкнутыми камерами,внутренняя камера снабжена выходным патрубком и входным патрубком,соединенным с патрубком вывода теплоносителя охлаждающей рубашки, а наружная камера выполнена с кольцевой цилиндрической перегородкой, прикрепленной к нижней торцовой стенке камеры, и с патрубком для ввода газа, входной конец которого расположен концентрично снаружи выходного конца трубки для рециркулирующего газа, а выходной конец присоединен к камере у ее внутренней ,стенки, входной конец трубки для рециркули(Л рующего газа присоединен к этой камере у ее внешней стенки, при этом нижний конец внешней стенки камеры расположен на расстоянии от стенки сепаратора с образованием кольцевого канала, сообщаищего полость сепаратора с полостью кожуха, а верхний конец внешней стенки камеры образует ел кольцевр-й канал с выходным патрубком сепаратора, перед которым установлен завихритель. 4;;; О

,-г

Рнг/см 2

1

0.5

Фиг.г

Фие.Ъ