Тепломассообменный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D53/18 B01D47/02 

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов тепло- и массо- обмена, в частности для процессов абсорбции газов жидкими абсорбентами , а также для проведения процессов пылеулавливания и может быть использовано в машиностроительной, химической, энергетической и других отраслях.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус с патрубками для газа и жидкости, установленные попарно в одной плоскости и делящие аппарат на камеры верхние и нижние вертикальные перегородки, образующие размещенные на повышающихся по ходу газа уровнях канала для прохода взаимодействующих фаз.

Недостатком устройства является малая интенсивность массообмена из-за одинакового направления движения фаз и малой степени диспергации жидкости.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемомуэффектуявляетсятепломассообменный аппарат, включающий корпус с входным и выходным патрубками для газа и жидкости, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на камеры, наклонные контактные каналы, верхняя часть которых размещена над уровнем жидкости, а нижняя укреплена к выполненному в перегородке входному окну, нижняя кромка которого установлена на уровне жидкости, размещенная над указанным окном щель в

VI

О

ю со

04

перегородке для подачи жидкости на орошение, снабженная заслонкой с приводом, средство для регулировки уровня жидкости в камерах.

В известном аппарате из-за организации противоточного движения фаз несколько повышается качество очистки газа, однако степень его очистки остается все же недостаточной из-за низкой диспергации жидкости в контактных каналах и отсутствия предварительной сепарации газа от твердых примесей (пыли перед входом в контактные каналы). При этом положение заслонки, регулирующей подачу жидкости во входную часть каналов, устанавливается вручную в процессе настройки аппарата с помощью тяг, снабженных регулировочным винтом. Однако, при изменениях расхода газа в процессе работы аппарата расход жидкости на орошение не соответствует оптимальным значениям, т.к. он будет постоянным, что не обеспечивает требуемого качества очистки газа и приводит к повышенному расходу жидкости.

Цель предполагаемого изобретения - повышение эффективности очистки газа.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом тепломассообменном аппарате, включающем корпус с входным и выходным патрубками для газа и жидкости, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на камеры, сообщенные между собой посредством наклонных контактных каналов, образованных элементами, закрепленными на вертикальных перегородках друг над другом по краям входных окон, выполненных на уровне выходных частей наклонных контактных каналов, распо- ложенных в предыдущих камерах в направлении движения газа, при этом над входными окнами выполнены щели с приводными заслонками, а также средство для регулирования уровня жидкости в камерах, согласно изобретению, вертикальные перегородки выполнены цилиндрическими и ко- аксиально установлены в корпусе аналогичной формы , а элементы , образующие наклонные контактные каналы, выполнены в виде конических обечаек с прикрепленными к их образующим под острым углом разделительными вертикальными пластинами, расположенными в полостях наклонных контактных каналов, при этом входной патрубок для газа установлен на корпусе тангенциально, а заслонки выполнены кольцеообразными и установлены с возможностью поворота и вертикального перемещения. Целесообразно, чтобы размещенные в полостях наклонных контактных каналов разделительные

вертикальные пластины были выполнены перфорированными, а привод заслонки - в виде лопаток, смонтированных на наружной боковой поверхности заслонок, подпружиненных относительно вертикальных перегородок и подвешенных посредством роликов на наклонных направляющих к упомянутым перегородкам.

На фиг.1 изображена схема заявленно0 го аппарата; нафиг.2 -сечение А-А; на фиг,3 - узел I; на фиг.4 - разрез Б-Б.

Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3 для газа, входным и выходными

5 патрубками 4 и 5 для жидкости, вертикальные перегородки 6, разделяющие корпус на камеры 7, 8, 9, наклонные контактные каналы 10, Верхняя часть каналов 10 размещена над уровнем жидкости, а нижняя укреплена

0 к окну 11 перегородками 6. Нижняя кромка окна 11 установлена на уровне жидкости. Над окном 11 размещена в перегородке 6 щель 12 для подачи жидкости на орошение. Щель 12 снабжена заслонкой 13. Перего5 родки 6 выполнены цилиндрическими и со- осно установлены в корпусе, Контактные каналы 10 образованы соосно укрепленными друг над другом коническими обечайками 14 и 15. Полость каналов 10 снабжена

0 разделительными вертикальными пластинами 16, направленными под острым углом к образующим окружностям обечаек 14 и 15. Входной патрубок 2 установлен тангенциально. Целесообразно, чтобы пластины 16

5 каналов 10 были выполнены перфорированными, Целесообразно также, чтобы заслонка 13 была выполнена кольцеобразной, установлена с возможностью поворота и вертикального перемещения, снабжена ло0 патками 17 и подвешена посредством роликов 18 на наклонных к горизонтам направляющих 19, укрепленных к перегородке 6. При этом перегородка 6 должна быть связана с заслонкой 13 посредством

5 возвратной пружины 20. Корпус 1 снабжен средством для регулировки уровня жидкости в камерах 7, 8 9 в виде трубчатого коллектора 21 с патрубками 22 и запорными вентилями 23.

0Верхняя часть камеры 9 снабжена каплеуловителем 24.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом. Загрязненный газ через патрубок 2 тангенциально вводится в

5 камеру 7 и приобретает вращательное движение, в результате чего твердые включения под действием центробежных сил сепарируются и связываются жидкостью. Вращающийся поток газа закручивает жидкость в камере 7 за счет трения с ее поверхностью и входит в канал 10, дробясь пластинами 16 и подхватывая часть жидкости в виде пленок и капель с камеры 7 с последующей диспергацией ее в канале 10. Одновременно жидкость, вытекающая через щель 12 пересекает поток газа, диспергируется и увлекается газом в канал 10, Так как пластины 16 по ходу движения газожидкостной смеси сужаются, образуя конфузор, то поток газа так же сужается с увеличением скорости, что обеспечивает интенсивный фазообмен.

Так как пластины 16 направлены под острым углом к образующим окружностям 14 и 15, то газожидкостная смесь приобре- тает дополнительное движение при выходе из каналов 10, что обеспечивает иктенсмв- ную сепарацию жидкости с продуктами очистки в камере 8. Одновременно с этим поток газа закручивает жидкость в камере 8, час- тично подхватывает ее и увлекает в каналы 10 камеры 9. При этом жидкость через щели 12 переливается из камеры 9 в камеру 8 и подхватывается потоком газожидкостной смеси с диспергацией в канале 10. Закру- ченный газожидкостный поток при выходе из канала 10 в камере 9 сепарируется, очищенный газ проходит через каплеуловитель 24 и через патрубок 3 направляется потребителю.

В случае выполнения пластин 16 перфорированными часть газожидкостной смеси из-за влияния центробежных сил пересекает перфорацию этих перегородок, что дополнительно увеличивает фазообмен. При увеличении расхода газа увеличивается скорость его вращения в камерах 7, 8 и 9 с увеличением напора на лопатки 17, вследствие чего заслонка 13 поворачивается вокруг своей оси (оси аппарата) и приподнимается вверх за счет подъема ролика 18 по наклонной плоскости направляющей 19. При этом пружина 20 растягивается, а высота щели 12 увеличивается, что повышает расход жидкости на орошение газа, входящего в каналы 10.

При уменьшении расхода газа пружина 20 сжимается и перемещает ролик 18 вместе с заслонкой 13 вниз по наклонной направляющей 19, что уменьшает расход жидкости на орошение,

Таким образом обеспечивается автоматическая регулировка расхода жидкости на орошение в зависимости от расхода газа.

Технико-экономическая эффективность предложенного аппарата по-сравнению с прототипом (а.с. № 1433481) заключается в повышении качества очистки газа на 12 - 17% за счет использования центробежных сил для предварительной очистки газа перед входом в контактные каналы , а так же за счет интенсификации фазообмена в контактных каналах.

Дальнейшее повышение качества очистки достигается за счет выполнения пластин в каналах перфорированными, что обеспечивает перетекание части газожидкостной смеси через перфорацию перегородок в другие участки канала под действием инерционных сил и соответствующее повышение интенсивности фазообмена.

Установка заслонки с возможностью автоматического регулирования расхода жид- на орошен ; з ависимсстп от расхода газа позволит дополнительно повысить качество очистки газа и снизить расход жидкости в 1,2 - 1,3 раза.

Формула изобретения

1.Тепломассообменный аппарат, вклю- Чо.ощий корпус с входном л выходным патрубками для газа и жидкости, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на камеры, сообщенные между собой посредством наклонных контактных каналов, образованных элементами, закрепленными на вертикальных перегородках друг над другом по краям входных окон, выполненных на урс - не выходных частей наклонных контактны . каналов, расположенных в предыдущи камерах в направлении движения газа, прь этом над входными окнами выполнены щели для подачи жидкости на орошение с приводными заслонками, а также средство для регулирования уровня жидкости в камерах, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектиености процесса очистки газа, вертикальные перегородки выполнены цилиндрическими и коаксиально установлены в корпусе аналогичной формы, а элементы, образующие наклонные контактные каналы, выполнены в виде конических обечаек, прикреплены к их образующим под острым углом разделительными вертикальными пластинами, расположенными в полостях наклонных контактных каналов, при этом входной патрубок для газа установлен на корпусе тангенциально, а заслонки выполнены кольцеообразными и установлены с возможностью поворота и вертикального перемещения.

2.Аппарат по п.1,отличающийся тем, что размещенные в полостях наклонных контактных каналов разделительные вертикальные пластины выполнены перфорированными.

3.Аппарат по п.1,отличающийся тем, что привод заслонок выполнен в виде лопаток, смонтированных на наружной боковой поверхности заслонок, подпружиненных относительно вертикальных перегоро- наклонных направляющих, прикрепленных док и подвешенных посредством роликов на к упомянутым перегородкам.

Использование: для очистки газов от твердых и газообразных примесей. Сущность изобретения: аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для газа, патрубками 4 и 5 для жидкости, вертикальные перегородки 6, разделяющие корпус на перегородки 7, 8 и 9, наклонные контактные каналы 10, укрепленные к окнам 11 перегородок 6. Перегородки 6 выполнены цилиндрическими. Каналы 10 образованы коническими обечайками. Полость каналов 10 снабжена вертикальными перфорированными перегородками, направленными под острым углом к окружности обечаек. Входной патрубок 2 установлен тангенциально. Заслонка снабжена лопатками, подвешена посредством роликов на наклонных пластинах и соединена возвратной пружиной с перегородкой 6. При подаче через патрубок 2 газ закручивается , сепарируется от твердых включений, при своем входе в канал 10 орошается жидкостью, истекающей из щелей, проходит контактный канал с последующей сепарацией от жидкости с примесями, затем снова входит в контактный канал следующей камеры. 2 з п ф-лы, 4 ил. N Ё

в

/1

L

Г

5

/l-t..

#Ј/

76

2

фаг. г

7

19

W

&

/4

Фиг.З

б - б