Контактное массообменное устройство Советский патент 1989 года по МПК B01D47/10 

Изобретекие относится к контактным массообменным устройствам, может быть использовано на предприятиях химической, металлургической и других отраслях промышленности, в частности, для очистки газа от жидких аэрозолей и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1243783.

Цель изобретения - повышение производительности устройства за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Контактное массообменное устройство содержит конфузор 1, диффузор 2, между которыми размеш.ено конфузорно-диффузор- ное сужение 3 с размешенными в нем форсунками 4. В диффузоре 2 установлен конический лопаточный завихритель 5, лопатки 6 которого установлены тангенциально или

под некоторым углом к образующейся поверхности. Установкой лопаток б завихрителя 5 под углом вс друг к другу создают межлопаточные каналы конфузорного профиля. К меньшему основанию 7 завихрителя 5 прикреплен полый конусный обтекатель 8, при этом площадь поперечного сечения конфузорно-диффузорного сужения 3 равновелика плошади проходного поперечного сечения в месте крепления конусного обтекателя 8 к завихрителю 5. Большее основание 9 завихрителя 5 расположено в плоскости наибольшего поперечного сечения диффузора 2, при этом площади их равны по величине. Здесь же установлен .патрубок 10 выхода газожидкостной смеси. Внешняя боковая поверхность завихрителя 5 образует с внутренней боковой поверхностью диффузора 2 кольцевой канал переменного поперечного сечения, уменьшающегося по направлению от меньшего основания 7 завихрителя 5 к большему основанию 9, а внешняя боковая поверхность коgri

Од 00

о ч

иусмого обтекателя 8 образует с внутренней боковой поверхностью диффузора 2 кольцевой канал неременного поперечного се- , при этом площади круговых ноне- речпых сечений диффузора 2 увеличиваются в направлении от конфузорно-диффузорно- го сужения 3 но вершины обтекателя 8, рас- ноложеппой вне его плоскости, а площади кольцевых поперечных сечений кольцевого капала от вершины обтекателя 8 до места крепления обтекателя к завихрителю 5, т.е. до меньше1Ч) основания 7 конического за- вихрителя, уменьн1аются.

С диффузором 2 соосно соединен корпус 11 сепаратора, в верхней части которого размешен патрубок 12 отвода очищенного аза, а в нижней. - патрубок 13 отвода Н1лама. Во внутренней части корпуса I 1 сепаратора также соосно установлена ка1 леулавливающая цилиндрическая обечайка 14, образующая с корпусом 11 сепаратора канал 15 для циркуляции орошающей (промывной) жидкости. К патрубку 12 отвода очищенного газа нрикреплен верх- 1П1Й отбойный конус 16, а нижний отбойный конус 17 прикреплен к корпусу 1 сепаратора 1 размеп1,ен в его нижней части над карманом 18, образованным кольцевым по- poi OM 19, нрикре 1ленпым к диффузору 2, и патрубкам 10 выхода газожидкостной с.ме- си. Карман 18 соединен переточными каналами 20 с полым обтекателем 8, в котором вмонтирована форсунка 4, при этом форсунок может быть н несколько. ,

Устройство работает следующим образом .

Газ, включающий аэрозоли, подают через кон(1)уз()р 1 и конфузорно-диффузорное сужение 3 в диффузор 2, откуда он поступает в корпус 11 сепаратора, где в поле цептробежпых сил жидкие аэрозоли отделяются от 1 аза и в виде пленок стекают по внутренней и наружной поверхностям капле- у,:1авливающей цилиндрической обечайкой 14 в карман 18, откуда жидкость по нере- точным каналам 20 поступает в полый обтекатель 8 и через дренажную орошаемую форсунку 4 подается на диффузор 2. Газо- жндкост1П51Й поток попадает при это.м в зону, образованную конфузорно-диффузор- ным сужением 3 н меньшим основанием 7 конического завихрителя 5, в которой поток сначала расщиряется, а затем сужает ся, в результате чего газожидкостнь й ноток получает турбулизующий импульс, распространяющийся в ядро потока, переме- пп1вая н|)н этом газожидкостную смесь и первоначально промывая газовый поток.. Затем газожидкостный поток поступает в кольцевой канал между завихрителем 5 и диффузором 2, обеснечиваюнд.ий изокине- тичность нотока -но длине всего этого канала и изокинетичный вход в межлопа

5

точные каналы по всей их высоте. При этом турбулентные пульсации, полученные в зоне размещения обтекателя 8, не затухают по всей длине этого канала. На входных кромках лопаток 6, расположенных на внешней боковой поверхности завихрителя 5, образуются пристеночные вихри, также тур- булизирующие поток. При входе в межлопаточные каналы конфузорного профиля поток получает дополнительный турбули- зирующий импульс. Выходя из межлопаточных каналов на внутреннюю поверхность лопаток 6, струи газожидкостного потока соударяются под углом друг к другу, в результате чего происходит наложение струй,

5 при этом струя, истекающая из каждого межлопаточного канала, испытывает динамическое давление такой же струи, истекающей из предыдущего канала по направлению завихрения нотока. Это также способ ствует образованию межфазной турбулентности, приводит к повышению массообмена и эффективности очистки газа. Образовавшаяся в результате вращения пленка жидкости, включающая аэрозоли, поднимается по внутренней периферийной поверхности конического завихрителя 5 и поступает в сепаратор, куда одновременно из центральной части конического завихрителя 5 поступает газ. В ноле центробежных сил пленка жидкости дегазируется на внутренней поверхности канлеулавливающей цилиндрической обечайки 14. При малых скоростях газа вся пленка стекает по этой поверхности в карман 18, откуда по переточным каналам 20 ноступает в полый обтекатель 8, а оттуда в форсунку 4. При скоростях газа

г выще 10 м/с, обеспечивающих новыщение производительности устройства, часть жидкости транспортируется вверх (происходит интенсивный вторичный унос жидкости с газом). Эту жидкость улавливают отбойным конусом 16 и направляют в циркуля ционный канал 15, из которого с помощью отбойного конуса 17 направляют в карман 18, откуда ее по переточным каналам 20 направляют в полый обтекатель 8, после чего с. помощью форсунки 4 жидкость вновь

5 подают на орошение (промывку) газового потока, включающего аэрозоли. По мере захвата новых жидких аэрозолей орошающей жидкостью уровень жидкости в кармане повышается. Увеличивается ее напор и расход через форсунки. При достижении

0 уровнем жидкости кромки кольцевого порога 19, расход жидкости стабилизируется, а ее избыток переливается через кромку, при этом жидкость выводят из аппарата через патрубок 13 отвода шлама. Регулируя высоту кольцевого порога, устанавливают необходимый расход орошающей жидкости. Очищенный газ выводят через патрубок 12 отвода очищенного газа.

0

Устройство после запуска быстро выходит на стационарный режим, когда расход орошающей жидкости не зависит от содержания ее в поступающем газе.

5 Экспериментальная проверка данного

устройства показала, что вторичный унос жидкости начинается при скорости газа в устройстве выще 15 м/с, т.е. критическое значение верхнего предела аксиальной ско- .-. рости газа в сепарационной зоне, выше которого происходит вторичный унос жидкости с газом, повышается до 15 м/с, за счет чего обеспечивается повышение производительности данного устройства в 1,5 раФормула изобретения Контактное массообменное устройство по авт. св. № 1243783, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат, сепаратор снабжен цилиндрической обечайкой, установленной внутри корпуса, верхним и нижним отбойными конусами, из которых верхний прикреплен к патрубку выхода очи- шенного газа, а нижний - к корпусу сепаратора, и кольцевым порогом, установленным в нижней части сепаратора и прикрепленным к диффузору, при этом кольза. Кроме того, использование этого уст-15 цевой порог образует с патрубком выхода

ройства позволяет исключить в узле очист-газожидкостного потока карман, а полый

кн газа внешнюю систему орошения, вклю-обтекатель снабжен дренажными форсунчающую сборник орошающей жидкости, на-ками и переточными каналами, соединяюеосное оборудование и коммуникации;.щими его с карманом.

Формула изобретения Контактное массообменное устройство по авт. св. № 1243783, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат, сепаратор снабжен цилиндрической обечайкой, установленной внутри корпуса, верхним и нижним отбойными конусами, из которых верхний прикреплен к патрубку выхода очи- шенного газа, а нижний - к корпусу сепаратора, и кольцевым порогом, установленным в нижней части сепаратора и прикрепленным к диффузору, при этом коль

Изобретение относится к контактным массообменным устройствам и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической и других отраслях промышленности , в частности, для очистки газа от жидких аэрозолей. Цель изобретения - повысить производительность за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат. Контактное массообменное устройство состоит из конфузора, диффузора, конфузорно-диффузорного сужения, форсунки, завихрителя, лопаток, полого обтекателя, патрубка вывода газожидкостной смеси, корпуса сепаратора, внутри которого установлена цилиндрическая обечайка циркуляционного канала, верхнего отбойного конуса, прикрепленного к патрубку вывода очищенного газа, нижнего отбойного конуса, гидрокармана, кольцевого порога, переточных каналов, соединяющих гидрокарман с полым обтекателем. 2 ил.

2

1

/5 /

11

фиг. 1

Фиг. 2