Устройство для очистки газов Советский патент 1990 года по МПК B01D47/18 

315

Изобретение относите к технике Обработки т-азов, может быть использовано для улавливания тонкодисперсных пылевидных частиц, не упавли- ваемых традиционными аппаратами с большой пропускной способностью, При одновременном увлажнении (осушении) газов и является усовершенствованием изобретения по авт.ев $ 1449151.

Целью изобретения является повы |цение эффективности очистки газов и интенсификация увлажнения (осушения) газов путем создания как вертикальных, так и горизонтальных составляющих нестационарности потока.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки газов, разрез| на фиг.2- соединечие дисков с помощью стержня с одинаковой формой поперечного сечения (круга)э но со ступенчатым изменением сечения стержня и с закрепленным на стержне флажковым элементом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2 на фиг. 4 - соединение дисков с помощью стержня со ступенчатым изменением его формы с постоянной величиной поперечного сечения; на фиг. 5 - сечение Б-В на фиг. 4| на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг„ 7 - вариант изменения величины поперечного сечения с одинаковой формой сечения | на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 7.

I

Устройство для очистки газов включает корпус 1, частично заполненный жидкостью, с установленным в нем валом 2, на котором закреплены параллельно расположенные вращающиеся диски 3, нижняя часть которых находится в емкости 4 с жидкостью. Диски

3приводного барабана 5, размещенного поперечного направлению потока, соединены между собой стержнями 6 со ступенчатым изменением их формы или поперечного сечения с закрепленными на них контактными пластинами в виде флажков 7 из гибкого неупругого гигроскопического материала. Емкость

4включает выпускное устройство 8 для удаления шлама, входной патрубок 9 и выходной патрубок 10 для поддержания заданного уровня жидкости. Флажки 7 закреплены с возможностью колебаний.

Устройство работает следующим образом.

О

5

6854

Емкость 4 заполняется водой (для осушения газов хлористым литием). Диски 3 со стержнями 6, на которых закреплены флажки 7, приводят во вращение. При прохождении через емкость 4 с жидкостью диски 3 и флажки 7 смачиваются. Запыленный поток газов контактирует в процессе движения со смоченными поверхностями, вследствие чего происходит увлажнение газа. Колебания флажков 7 из гибкого неупру- того гигроскопического материала возмущают поток газа, что приводит его к турбулизации„

Турбулизация потока, а также нестационарность пульсаций осреднен- ной скорости, создаваемые колеблющимися флажками, способствуют интенсивному обмену молей насыщенного, примыкающего к смоченной поверхности слоя, газа с нолями протекающего газа, что приводит к интенсификации массообмена между жидкостью и газом, т.е. к интенсификации увлажнения газа.

Колебания флажков 7 из гибкого неупругого гигроскопического материала происходят следующим образом. Срывающиеся со стержней 6 вихри (вихри Кармана), двигаясь вниз по потоку, взаимодействуют с поверхностью флажков 7 и образуют на поверхности этих элементов поперечные, двигающиеся по направлению потока волны, приводящие к турбулизации потока и пульсацион- ной нестационарности средней скорости. Частота срыва вихрей за стержнем 6, выполненным в виде цилиндра, имеет значение

0

5

0

5

0

0,2

U ГЛ D IcJ

(1)

где D - диаметр цилиндра.

При выполнении стержня 6 одинаковой формы, но переменного сечения (фиг. 2) в области а, ча цилиндром диаметром d1 происходят колебания части поверхности флажка с частотой N1 и амплитудой А... В области б за цилиндром диаметром da происходят колебания части поверхности флажков 7 с частотой согласно (1), N, и амплитудой Аг.

Таким образом, вследствие выполнения стержней 6 с переменным сечением имеется различие частот и амплитуд колебаний в областях а и б поверхности флажков 7, что приводит к

возникновению продольных волн на их поверхности.

Продольные волны индуцируют в потоке дополнительные составляющие, направленные вдоль стержней 6, как турбулентности, так и осредненной скорости, что дает положительный эффект, который заключается в интенсификации массообмена между жидкостью и газом, т.е. в улучшении увлажнения газов.

С целью технологичности изготовления, т.е. уменьшения трудозатрат и материалоемкости, стержни 6 могут изготовляться из материала в виде полости, т.е. с одинаковой величиной поперечного сечения, но с изменяемой по длине стержня формой (фиг, 4,5 и 6). Изменение формы по длине стержня достигается простым общепринятым приемом - путем поворота части стержня в виде полоски на 90° (подобно шампурам)„

Частота срыва вихрей для значительного интервала скоростей, определяющихся с одного края плоского лезвия, перпендикулярного к потоку, выражается зависимостью

N 0,146

U Г 11 D LcJ.

(2)

где D - ширина лезвия.

Таким образом, выполнение стержней 6 в виде полоски, часть которой повернута на 90°, приводит к такому же эффекту, как и в случае, стержня 6 с изменяемым по длине поперечным сечением, т.е. в области б частота срыва вихрей определяется зависимостью (2), в области а частота отличается от частоты, определяемой зависимостью (2) . В этом случае на поверхности флажков реализуются продольные волны, индуцируемые как в газовом потоке, так и в жидкости. Продольные волны индуцируют в потоке дополнительные составляющие как турбулентности, так и осредненной скорости, что приводит к интенсификации массообмена между жидкостью и газом.

Очистка газов от пыли происходит следующим образом. При прохождении запыленного газового потока между смоченными дисками 3 с закрепленными на них с помощью стержней 6 смоченными флажками 7 происходит соприкосновением пылевых частиц со смочентак

ными поверхностями как дисков

0

5

0

5

0

5

и флажков 7. При соприкосновении частиц пыли со смоченными поверхностями происходит адгезионное прилипание, i а вследствие этого удерживание частиц пыли на поверхности дисков 3 и флажков 7. При прохождении во время вращения дисков 3 и флажков 7 через жидкость, находящуюся в емкости 4, происходит отделение частиц пыли от поверхностей дисков 3 и флажков 7, так как местное трение в жидкости больше местного трения, имеющегося в газовом потоке.

При накоплении пылевидных частиц в жидкости (шлама), содержащейся в емкости 4, последняя опорожняется с помощью выпускного устройства 8. Необходимый уровень жидкости в емкости 4 поддерживается с помощью входного 9 и выходного 10 патрубков.

Выполнение стержней 6 со ступенчатым изменением их формы или величины поперечного сечения приводит к реализации продольных по ходу течения газа волн на флажках 7. Продольные волны индуцируют и возмущягот поток в поперечном направлении (по направлению стержня 5), т ем создается дополнительная состчгзляющая турбулентности (нестационарная сама по себе) и дополнительная нестационарная (пульсирующая) составляющая осредненной скорости. Это приводит к дополнительным факторам, составляющим положительный эффект при очистке газа:

наличие нестационарной (пульсаци- 40 онной) составляющей осредненной скорости, направленной к стержню 6, т.е. перпендикулярно дискам 3, приводит к дополнительному соприкосновению пылевых частиц со смоченной. дс поверхностью дисков 3, к их адгезионному прилипанию, удерживанию при нахождении в газовом потоке и смыванию при прохождении дисков 3 через жидкость;

увеличение составляющей трубулент- ности, перпендикулярной плоскости дисков 3, приводит к аналогичному эффекту дополнительного адгезионного прилипания, удерживанию при нахождении в газовом потоке и смыванию при прохождении через жидкость, находящуюся в емкости 4;

увеличение составляющей турбулент- ности, перпендикулярной плоскости

50

55

дисков 3, и нестационарной (пульсаци- онной) составляющей осредненной скорости способствует повышения вероятности соударения пылевых частиц с поверхностью колеблющихся флажков 75 их адгезионному прилипанию, удерживанию в газовом потоке и смыву при прохождении флажков 7 через жидкость, содержащуюся в емкости ;

наличие продольных волн на повеох- нрстях флажков 7 приводит к дополни- тыльной нестационарности потока (и т рбулеятности5 и осредненной скорости потоке)5 что увеличивает эффективность смыва пылевых частиц как с по- верхностя дисков Зр так и с поверх- н0сти флажков 7„

Предлагаемое устройство отличает- ся простотой изготовления и обеспечивает наряду с увлажнением (осуше- нием) газов улавливание пыли размером менее 5 мкм.

Формула изобретения

Устройство для очистки газов по авт.св. № 1449151, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и увлажнения газов, оно снабжено дисками, при5 крепленными к стержням, «выполненным со ступенчатым изменением по длине формы или величины поперечного сечения.

Изобретение относится к технике обработки газов и может быть использовано для улавливания тонкодисперсных пылевых частиц и увлажнения (осушения) газов. Оно позволяет повысить эффективность очистки и интенсифицировать процесс увлажнения (осушения) газов за счет создания как вертикальных, так и горизонтальных составляющих нестационарности потока. Аппарат содержит корпус 1, в котором вращается вал 2 с закрепленными на нем параллельно расположенными дисками 3, нижняя часть которых находится в емкости с жидкостью. Генерация нестанционарности потока обусловливается тем, что стержни 6, соединяющие диски, выполнены с изменением их формы или величины поперечного сечения и содержат закрепленные на них флажки 7 из гибкого неупругого гигроскопического материала. Турбулизация потока и нестационарность пульсаций осредненной скорости, создаваемые колеблющимися флажками, способствуют интенсификации массообмена между жидкостью и газом, т.е. интенсификации увлажнения газа, а при запыленных потоках - дополнительному соприкосновению частиц пыли со смоченной поверхностью. 8 ил.

Фи§.$

Фиг.1

Фае. 6

Г

Г

г-г

k Г

Фие.8