Устройство для ввода газа в тепломассообменный аппарат Советский патент 1990 года по МПК B01D3/20 B01D53/18 

Изобретение относится к химической технологии, преимущественно к абсорбционным процессам, и может быть использовано для интенсификации теплообменных процессов, например, при абсорбции SO, НС1, окислов азота NHз в производстве соответственно серной, соляной и азотной кислот, аммиачной воды, при разделении газовых смесей, очистке сточных вод,, цри- готовлении газированных напитков, газонасыщении жидкостей.

Целью изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена за счет обеспечения автомодельного скачкообразного изменения частоты звучания и направления выброса газа.

На фиг. 1 изображено устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1.

Устройство состоит из газового ци. 1 i i.i- рического коллектора 1 с трубопроводом 2 подачи газа, двух сопел З и 4, расположенных на противоположнь-|х торцах коллектора 1, стержня 5, установленного с зазором (с возможностью скольжения) на пилонах по оси сопел 3 и 4 с резонаторами 6 и 7.

Трубопровод подачи газа содержит закручивающие лопатки 8, узел 9 уплотнения с фторопластовыми кольцами 10 и неподвижный патрубок 11. В устройстве расстояние между торцами сопла и резонатора для каждого излучателя в среднем положении стержней выбрано из соотношения

05 О

00 4

С5

/ср( 1,673-3,855) (dcp-Лт)

1-0,)

Лс

рде /ср - расстояние между соплом и резонатором;

cfc - диаметр сопла; dcr - диаметр стержня.

Устройство работает .следующим образом. После заполнения тепломассообменного аппарата обрабатываемой жидкостью в газовый коллектор 1 подают рабочий газ под давлением 5-10 кгс/см При этом, независимо от начального положения стержня 5 с резонаторами 6 и 7 относительно сопел 3 и 4, за счет регулирования скачкообразных изменений направления выброса газа и частоты звучания существенно более нестационарному ультразвуковому перемешиванию подвергается большая, чем в известном аппарате, зона, что приводит к соответствуюш,ему повышению производительности аппарата. Суш.ественную роль при этом играет периодическое резкое изменение частоты звучания, поскольку при этом на пузырьки газа любого размера воздействуют упругие колебания с попеременно различным акустическим давлением и разной кратностью резонансным колебаниям пузырька данного размера.

При этом возникает максимальное неста- ционарное взаимодействие (скольжение) поверхности пузырька и среды.

В устройстве с лопастным приводом и уплотнением при подаче газа возникает вращение газового коллектора с излучателями вокруг оси перпендикулярной оси сопел, что увеличивает зону озвучивания, улучшает перемешивание и эффективность процесса.

Использование изобретения позволит существенно повысить производительность тепломассообменных абсорбционных аппара- тон, уменьшить их габариты.

Установка на обоих торцах газового коллектора 1 ультразвуковых стержневых излучателей с жестко связанными между собой стержнями, перемещающимися по оси коллектора 1 относительно сопел 3 и 4, и изготовление объединенного стержня с длиной, обеспечивающей равенство расстояния между торцами сопла и резонатора для каждого излучателя расстоянию, на котором происходит изменение направления выброса газа, . позволяет, при подаче газа в устройство, возбудить в нем помимо основного ультразвука автомодельные регулярные осевые перемещения стержня с резонаторами 6 и 7. Это объясняется тем, что при любом малом осевом перемещении стержня 5 с резонаторами 6 и 7 относительно среднего положения направление выброса газа у обоих резонаторов устанавливается однонаправленным. При этом излучатель с меньшим h работает в вы- сокочастотном диапазоне и выбрасывает газ от резонатора в сторону сопла, а излучатель с большим 1ср работает в низкочастотном диапазоне и выбрасывает газ от

0

5 15

25

30

35

Q 45 50

сопла. Равнодействующая всех газодинамических сил воздействующих на элементы стержня 5 и резонаторов 6 и 7 при этом оказывается направленной в направлении, противоположном выбросу газа. Это приводит к осевому перемещению стержня 5 в сторону излучателя с меньшим (влево). Поскольку стержень 5 и резонаторы 6 и 7 обладают определенной массой и инерцией, это перемещение приводит к тому, что у левого излучателя становится больше ip, а у правого - меньше h, что соответственно приводит к скачкообразному изменению направления выброса газа у резонаторов на противоположное и перестройке излучателей: левого на низкочастотный диапазон, правого на высокочастотный.

Описанные осевые перемещения со скачкообразным изменением направления выброса газа и перестройкой режима звучания автомодельны и происходят в течение всего времени подачи газа с частотой, определяемой массой (инерцией) стержня и конструктивнымиособенностямиустройства(-5,0 Гц). Скачкообразное регулярное изменение направления выброса газа и частоты звучания приводит к значительному расширению зоны озвучивания и обеспечению существенно нестационарных перемещения и турбулизации среды, что повышает интенсивность тепломассообмена в несколько раз (до 10) по сравнению с известным ультразвуковым.

Установка в подводящий трубопровод устройства лопаточного привода-завихритатя для обеспечения вращения устройства позволяет расширить зону озвучивания, повысить эффективность процесса.

Формула изобретения

Устройство для ввода газа в тепломас- сообменный аппарат, содержащее трубопровод для подачи газа, цилиндрический газовый коллектор, на одном из торцов которого расположен газоструйный стержневой ультразвуковой излучатель с резонатором, по оси сопла которого установлен с возможностью осевого перемещения стержень, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности тепломассообмена за счет обеспечения автомодельного скачкообразного изменения частоты звучания и направления выброса газа, он снабжен дополнительным газоструйным стержневым ультразвуковым излучателем, установленным на противоположном торце газового коллектора, по оси сопла которого установлен с возможностью осевого перемещения стержень, при этом стержни обоих излучателей жестко соединены между собой, а расстояние между торцами сопла и резонатора для каждого излучателя в средdc - диаметр сопла; dcT - диаметр стержня, при этом газовый коллектор снабжен пат. рубком,установленным перпендикулярно оси

5 коллектора, патрубок снабжен лопастным где h - расстояние между соплом и резо-завихрителем и соединен через газовый поднатором;шипник с трубопроводом подачи.

нем положении стержней выбрано из соотношения

/ср( 1,673-3,855) (d-dcT).( 1-0,),

Изобретение относится к конструкции ультразвукового устройства для ввода газа в тепломассообменный аппарат и может быть использовано в химической технологии в частности в процессах абсорбции газов жидкостями. Целью изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена за счет обеспечения автомодельного скачкообразного изменения частоты звучания и направления выброса газа. Устройство содержит цилиндрический газовый коллектор, на одном из торцов которого расположен газоструйный стержневой ультразвуковой излучатель с перемещающимся по оси стержнем, а на другом торце дополнительно установлен газовый газоструйный стержневой ультразвуковой излучатель с перемещающимся по оси стержнем, при этом стержни обоих излучателей жестко соединены между собой, а расстояние между торцами сопла и резонатора в среднем положении стержней выбрано равным определяемому по специальной формуле расстоянию, на котором происходит скачкообразное изменение частоты звучания и направления выброса газа. Газовый коллектор снабжен патрубком, установленным перпендикулярно оси коллектора, с лопастным завихрителем, соединенным через газовый подшипник с трубопроводом подачи газа. 2 ил.

. 7

Фи.2