Эжекционная труба Вентури Советский патент 1990 года по МПК B01D47/10 

Изобретение относится к области мокрой очистки газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и уве личения скорости парожидкостного потока.

На фиг. 1 показана эжекционная труба Вентури, общий вид; на фиг. 2 - схематичзапыленные газы через приемную кзмеру 1 в камеру 3 смешения, где происходит их очистка диспергированной жидкостью.

Благодаря тому, что сопло Лаваля снабжено коаксиально установленным к нему расширительным насадком 10 с углом раскрытия 5-7°, обеспечивается продолжение плавного в нем расширения паровой струи, без потерь ее энергии, что спос -б- ствует наиболее полному использованию этой

но устройство для распыления жидкости; 10 энергии на разгон и дробление жидкости,

на фиг. 3-5 - варианты выполнения устройства.

Эжекционная труба Вентури имеет приемную камеру 1, внутри которой установа значит, на улучшение показателей пылеулавливания и работы эжекционной трубы Вентури. Увеличение угла раскрытия (более 7°) приводит к увеличению потерь

лено сопло-Лаваля 2, и камеру 3 смешения.15 энергии. Уменьшение же угла раскры- Сопло Лаваля 2 имеет магистраль 4 длятия (менее 5°) вызывает повышенные по- подачи пара со сверхкритическим давлениемтери энергии паровой струи на входе в на- и выполнено в виде конфузора 5, горловойсадок. Кроме того, при уменьшении угла рае- части 6 и диффузора 7. Последний по на-крытия необходимо удлинить насадок для ружной поверхности снабжен кольцевым кол-сохранения выходного диаметра, что приво- лектором 8, который имеет каналы 9 для20 дит к необоснованному увеличению габа- подачи балластирующей жидкости. Соплоритов устройства. Таким образом, наи- Лаваля 2 снабжено расширительным на-более оптимальные пределы угла раскрытия садком 10 с углом раскрытия 5-7° и длиной,расширительного насадка (5-7°) позволяют равной 5-7 диаметрам меньшего сечениянаиболее рационально использовать энер- насадка 10, который установлен соосно соп-25 гию рабочего тела и тем самым повысить

30

40

лу 2 с,зазором 11 от его диффузора 7. Зазор 11 должен быть равен 0,07-0,1 выходного диаметра диффузора 7. Торец расширительного насадка 10, обращенный к диффузору 7, выполнен в виде отражателя 12, образующая поверхности которого наклонена под углом 85-95° к оси сопла 2, а каналы 9 для подачи балластирующей жидкости расположены под углом 15-20° к образующей поверхности отражателя 12.

Эжекционная труба Вентури работает следующим образом.

К соплу Лаваля 2 по магистрали 4 подводят пар под давлением 60-65 ати, а в коллектор 8 - балластирующую жидкость под давлением 4 ати. При этом струя пара, проходя через конфузор 5, горловую часть 6 сопла 2, начинает расширяться в диффузоре 7 и к выходному его сечению набирает максимальную скорость и расширяется до давления, равного давлению окружающей среды (1 ати). Балластирующая жидкость выходит компактной струей через каналы 45 9, установленные таким образом к поверхности отражателя 12, что струя, ударяясь о плоскость отражателя 12, разбивается на тонкие пленки, которые сходят с отражателя 12 перпендикулярно оси сопла в расширенную струю пара через зазор 11. Баллас- 50 тирующую жидкость вводят в струю пара перпендикулярно его оси и со скоростью 25-30 м/с, чтобы обеспечить смыкание ее по всему сечению расширительного насадка 10 и наиболее равномерное ее распределение по этому сечению. Затем высокодис- 55 персная смесь из сопла Лаваля 2 попадает с большой скоростью в камеру 3 смешения, создает эжектирующий эффект и засасывает

разгон и дробление балластирующей жидкости.

Длина расширительного насадка выбирается из условия необходимости полного перекрытия сечения расширительного насадка каплями жидкости при наиболее рациональном использовании энергии рабочего тела Оптимальными пределами длины насадка является длина, равная 5-7 диаметрам меньшего сечения насадка. Уменьшение длины насадка (менее 5 диамет- 35 ров его меньшего сечения) приводит к нарушению равномерности распределения жидкости по сечению насадка. Капли не успевают сомкнуться в пределах насадка, что и нарушит их равномерное распределение, а следовательно, снизятся скорости разгона и дисперсность, что ухудшит пылеулавливание. Увеличение же длины насадка (более 7 диаметров меньшего сечения насадка) приводит к неоправданному увеличению потерь энергии струи на трение о стенки насадка.

Насадок должен быть обязательно установлен с зазором к соплу Лаваля, причем зазор этот должен быть равен 0,07-0,1 выходного сечения диффузора сопла. Этот признак взаимосвязан с признаком наличия на торце расширительного насадка отражателя. Именно на отражатель падают струи воды, которые разбиваются и через зазор попадают в паровую струю. Только разбивая компактную сгрую об плоскость отражателя можно получить тонкие пленки воды (капли продолговатой плоской формы), которые оказывают струе пара большее лобовое сопротивление, чем обычная капля или компактная струя. Это позволяет наизапыленные газы через приемную кзмеру 1 в камеру 3 смешения, где происходит их очистка диспергированной жидкостью.

Благодаря тому, что сопло Лаваля снабжено коаксиально установленным к нему расширительным насадком 10 с углом раскрытия 5-7°, обеспечивается продолжение плавного в нем расширения паровой струи, без потерь ее энергии, что спос -б- ствует наиболее полному использованию этой

энергии на разгон и дробление жидкости,

а значит, на улучшение показателей пылеулавливания и работы эжекционной трубы Вентури. Увеличение угла раскрытия (более 7°) приводит к увеличению потерь

энергии. Уменьшение же угла раскры- тия (менее 5°) вызывает повышенные по- тери энергии паровой струи на входе в на- садок. Кроме того, при уменьшении угла рае- крытия необходимо удлинить насадок для сохранения выходного диаметра, что приво- дит к необоснованному увеличению габа- ритов устройства. Таким образом, наи- более оптимальные пределы угла раскрытия расширительного насадка (5-7°) позволяют наиболее рационально использовать энер- гию рабочего тела и тем самым повысить

5 энергии. Уменьшение же угла раскры- тия (менее 5°) вызывает повышенные по- тери энергии паровой струи на входе в на- садок. Кроме того, при уменьшении угла рае- крытия необходимо удлинить насадок для сохранения выходного диаметра, что приво- 0 дит к необоснованному увеличению габа- ритов устройства. Таким образом, наи- более оптимальные пределы угла раскрытия расширительного насадка (5-7°) позволяют наиболее рационально использовать энер- 5 гию рабочего тела и тем самым повысить

0

0

5 0 5

разгон и дробление балластирующей жидкости.

Длина расширительного насадка выбирается из условия необходимости полного перекрытия сечения расширительного насадка каплями жидкости при наиболее рациональном использовании энергии рабочего тела Оптимальными пределами длины насадка является длина, равная 5-7 диаметрам меньшего сечения насадка. Уменьшение длины насадка (менее 5 диамет- 5 ров его меньшего сечения) приводит к нарушению равномерности распределения жидкости по сечению насадка. Капли не успевают сомкнуться в пределах насадка, что и нарушит их равномерное распределение, а следовательно, снизятся скорости разгона и дисперсность, что ухудшит пылеулавливание. Увеличение же длины насадка (более 7 диаметров меньшего сечения насадка) приводит к неоправданному увеличению потерь энергии струи на трение о стенки насадка.

Насадок должен быть обязательно установлен с зазором к соплу Лаваля, причем зазор этот должен быть равен 0,07-0,1 выходного сечения диффузора сопла. Этот признак взаимосвязан с признаком наличия на торце расширительного насадка отражателя. Именно на отражатель падают струи воды, которые разбиваются и через зазор попадают в паровую струю. Только разбивая компактную сгрую об плоскость отражателя можно получить тонкие пленки воды (капли продолговатой плоской формы), которые оказывают струе пара большее лобовое сопротивление, чем обычная капля или компактная струя. Это позволяет наиболее полно и рационально расходовать энергию рабочего тела на разгон и дробление тонких пленок жидкости. Пар разгоняет в расширительном насадке 10 жидкость до скорости 270-300 м/с и обеспечивает ее дробление до дисперсности 40-80 м. Так как зазор выполнен между диффузором сопла и расширительным насадком, жидкость вводится в уже расширенную струю пара, имеющего статическое давление, равное давлению окружающей среды. Это позволяет максимально использовать энергию пара, избежать преждевременной его конденсации и, следовательно, затратить большую часть энергии рабочего тела на разгон и дробление жидкости. Кроме того, воду можно подавать под гораздо меньшим давлением, что позволяет избежать вредного явления кавитации. Величину зазора выбирают исходя из того, что она должна превышать толщину капель в 3-5 раз, что позволяет использовать жесткую оборотную воду, с механическими примесями, и зазор между соплом и насадком должен быть оптимальным для обеспечения ввода жидкости перпендикулярно оси паровой струи. Это позволяет за счет полного перекрытия сечения насадка каплями воды обеспечить равномерность ее распределения. Кроме того, при определении оптимальных размеров зазора необходимо стремиться к исключению потерь энергии рабочего тела.

Учитывая перечисленные факторы, оптимальные размеры зазора определены равными 0,07-0,1 диаметра выходного сечения диффузора сопл. Уменьшение зазора (менее 0,07 диаметра выходного сечения диффузора) может привести к нарушению условий перпендикулярного ввода капель, отраженных от плоскости отражателя (технически при слишком малом зазоре это будет очень сложно осуществить), и к возможности возникновения контакта воды с торцовыми плоскостями диффузора, что также нарушает перпендикулярность ввода жидкости и при определенных условиях приводит, к образованию отложений на них. Слишком малый зазор может привести к его зарастанию механическими взвесями и тем самым не позволяет использовать жесткую оборотную воду. Увеличение зазора (более 0,1 диаметра выходного сечения диффузора.) нецелесообразно, так как возможно эжектирование струей воды наружного воздуха через зазор, что увеличивает потери энергии рабочего тела в расширительном насадке и приводит к снижению разгонных скоростей и ухудшению дробления капель.

Для обеспечения условий введения балластирующей жидкости перпендикулярно оси парового потока необходимо определенным образом сориентировать поверхность отражателя к осям каналов подачи жидкости из кольцевого коллектора. Углы наклона образующей поверхности отражателя к оси сопла и расположение

осей каналов по отношению к образующей поверхности отражателя, взаимосвязаны и обусловлены рядом факторов. Наиболее целесообразно ориентировать образующую поверхности отражателя под углом 85-95° к оси сопла, а каналы соответственно под углами 15-20° к образующей поверхности отражателя. Указанные оптимальные диапазоны углов должны обеспечить не только выполнение условия перпендикулярного ввода жидкости, но и

наиболее эффективного разбивания ее и такого угла схода с поверхности отражателя, чтобы, кроме перпендикулярности ввода, он учитывал оптимальный размер зазора между соплом и насадком.

Образующую поверхногтн тражателя

0 нельзя располагать под тлол, большим 95° и меньшим 85° к оси сопла потому что жидкость в виде пленок и капель входит в зазор практически параллельно поверхности отражателя, а при отклонении

5 угла найлона образующей более чем на ±5° от плоскости, перпендикулярной оси сопла, она попадает на торец горячего диффузора сопла Лаваля, что приведет к появлению отложений в зазоре. Это ведет к уменьшению скорости жидкости в на0 правлении к оси сопла (менее 25 м/с), что не позволит полностью перекрыть жидкостью сечение расширительного насадка, а, следовательно, уменьшит эффективность использования энергии рабочего тела. Каналы для подачи жидкости должны

5 быть выполнены под углом 15-20е к образующей поверхности отражателя. При уменьшении угла наклона менее 15° жидкость сходит с отражателя в виде плоской струи, а не в виде пленок и плоских капель. Кроме того, из-за малой ширины плоской струн, сходящей с отражателя, технически сложно распределить балластирующую жидкость равномерно по всем периметру входного сечения расширительного насадка. При увеличении угла наклона каналов

5 более 20° скорость схода жидкости с отражателя будет менее 25 м/с, что не позволит полностью перекрыть жидкостью сечение расширительного насадка.

Это подтверждается и результатами 0 экспериментальных исследований (см. таблицу). Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что наивысшая степень распыла жидкости достигается при угле раскрытия расширительного насадка 5-7°, длине расширительного насадка, равном 5-7 диаметров меньшего сечения насадка, угле образующей поверхности отражателя и осью сопла 85-95°, зазоре между отражателем и торцом диффузора

0

сопла Лаваля, равном 0,07-0,1 диаметра выходного сечения диффузора (при величине зазора 0,05 диаметра выходного сечения диффузора появились отложения, мешающие проходу воды).

Формула изобретения

Эжекционная труба Вентури, включающая приемную камеру, камеру смешения, сопло Лаваля для подачи пара, выполненное в виде конфузора, горловой части и диффузора, снабженного наружным кольцевым коллектором и каналами для подачи балластирующей жидкости, выполненными под углом к оси сопла, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и увеличения скорости парожидкостного потока, сопло Лаваля снабжено установленным соосно с зазором от него расширительным конусным насадком, входной торец которого выполнен в виде отражателя, образующая поверхности которого с осью сопла составляет угол 85-95°, при этом угол раскрытия на ад- ка составляет 5-7°, длина насадка - 5-7 диаметров меньшего проходного сечения насадка, зазор между соплом и насадком - 0,07-0,1 диаметра выходного сечения диффузора сопла, а каналы для подачи балластирующей жидкости выполнены под углом 15-20° к образующей поверхности отражателя

Изобретение относится к мокрой очистке газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. С целью повышения эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и увеличения скорости парожидкостного потока, предложено сопло Лаваля /СЛ/ 2 снабдить разгонным насадком /РН/ 10 с углом раскрытия 5-7° и длиной, равной 5-7 диаметрам меньшего сечения РН, который установлен коаксиально СЛ с зазором от него, равным 0,07-0,1 выходного диаметра СЛ, торец PH, обращенный к СЛ, выполнен в виде конусного отражателя 12, образующая поверхности которого размещена под углом 85-95° к оси СЛ, а каналы 9 для подачи балластирующей жидкости выполнены под углом 15-20° к образующей поверхности отражателя. Таким образом, достигается получение тонких пленок жидкости из-за удара последней о поверхность отражателя и последующий разгон и высокодисперсное дробление жидкости в сопле Лаваля. 5 ил., 1 табл.

Показатели

Скорость распыленной жидкости, м/с

:

250-280 270-300 270-300 270-300 250-260

240-270 270-300 270-300 170-190

260-280 270-300 270-300 270-300 260-280

260-280 270-300 270-300 270-300

Дисперсность распыленной жидкости, мк

50-90 40-80 40-80 40-80 60-90

60-90 40-80 40-80 120-140

50-90 40-80 40-80 40-80 50-90

50-90 40-80 40-80 40-80

Вход газа,

85

-7

Пар Вода

Фиг.З

-ю

во

1Г

Фие.W

9