Центробежный каплеуловитель Советский патент 1992 года по МПК B01D45/12 B01D3/26 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов массообмена и может быть использовано в химической и других смежных отраслях промышленности для контактирования газа и жидкости с одновременной сепарацией капельной жидкости из газового потока.

Известно контактно-сепарирующее устройство, которое содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, конический лопастной завихритель и штуцер вывода отсепарированной жидкости.

Основными недостатками данного устройства являются недостаточная эффективность из-за наличия режимов захлебывания и высокого остаточного содержания капель в очищенном газе, а также повышенные энергозатраты из-за необходимости поддержания высоких скоростей транспортирования газа.

Высокое остаточное содержание капель в очищенном газе до 70 мг/нм обуславливается тем, что после завихрителя скорость вращения газового потока в поперечном сечении не одинакова в приосевой области она минимальна, поэтому вращение потока из-за действия сил внутреннего трения затормаживается. Кроме того, в процессе формирования закрученного потока в завихрителе создаются зоны с отрицательными давлениями, что способствует обратным токам жидкой . . фазы и снижает эффективность очистки газа.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в известном центробежном каплеуловителе, содержащем цилиндрический корпус, с входным и выходным патрубками, конический лопастной завихритель, расположенный во входном патрубке и штуцер вывода сепарационной жидкости, дополнительно установлена коническая спиралеобразная вставка, закрепленная в цилиндрическом корпусе после завихрителя и соосно последнему, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки конического лопастного

сл

с

XI

XI о

N Ю Ч)

завихрителя, при этом максимальный диаметр спиралеобразной вставки равен диаметру выходного патрубка.

Установка последовательно завихрите- лю спиралеобразной вставки обеспечивает поддержание закручивающего эффекта их потока по .всей длине корпуса каплеуловм- теля при меньших скоростях потока фаз и за счет этого повысить эффективность каплеу- лавливания и снизить энергозатраты на транспортировку потока. Выполнение спиралеобразной вставки конической способствует повышению закручивающего эффектам приосевой части каплеуловителя.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого центробежного каплеуловителя для нисходящего потока; на фиг.2 - то же, для восходящего потока фаз.

Каплеуловитель включает цилиндрический корпус 1,конический лопастной завих- ритель 2, аксиальную несущую трубу 3, коническую спиралеобразную вставку 4, се- парационную камеру 5, выходной 6 и входной 7 патрубки газа, штуцер вывода отсепарированной жидкости 8,ребра жесткости для крепления аксиальной несущей трубы 9. Завихритель2 закреплен во входном патрубке 7 конусностью навстречу потока фаз. Спиралеобразная вставка 4 размещена в корпусе 1 непосредственно за заоихрителем 2, являясь, как бы, его продолжением, конусностью навстречу потоку фаз. Конический лопастной завихритель 2, коническая спиралеобразная вставка и выходной патрубок 6 соединены между собой аксиальной несущей трубой 3, жестко закрепленной в выходном патрубке с помощью ребер жесткости 9.

Сепарациониая камера 5 расположена в нижней части корпуса 1 при снисходящем потоке фаз и в верхней части при восходящем.

Основные геометрические соотношения.

Диаметр входного патрубка принимают равным диаметру цилиндрического корпуса 1 каплеотделителя - Д, с целью упрощения конструкции и минимизации гидравлического сопротивления. Диаметр выходного патрубка - Д1 варьирует в пределах 0,90- 0,95 Д цилиндрического корпуса каплеотде- лителя. При Д1 менее чем 0,90 Д - резко возрастает гидравлическое сопротивление при неизменной эффективности, а при увеличении Дч более чем 0,95 Д резко снижается эффективность каплеулавливания из-за захлебывания, т.к. при малом кольцевом сечении через которое выводится отсепари- рованная жидкость в сепарационную камеру происходит забрасывание части

жидкости в выходной патрубок каплеуловителя.

Минимальный диаметр конической спиралеобразной вставки равен минимальному

диаметру завихрителя, а максимальный диаметр конической спиралеобразной вставки, определяемый размером ( а } равен диаметру выходного патрубка каплеуловителя, определяемое диаметром - Дт. При

0 максимальном диаметре винтового шнека

менее, чем диаметр выходного патрубка,

эффективность каплеуловителя уменьшает. ся из-за недостаточной закрутки приосевого потока газа, а при максимальном

5 диаметре конической спиралеобразной вставки более, чем диаметр выходного патрубка, резко возрастает гидравлическое сопротивление, к тому же закрученный поток газа разрушает уже сформировавшийся

0 жгут жидкости, спускающийся сверху вниз по внутренней стенке корпуса в сепарационную камеру, а это ведет к забрасыванию капель жидкости в выходной патрубок и к снижению эффективности каплеотделителя.

5 Высоту цилиндрического корпуса каплеуловителя варьируют в пределах 2,5-3,0 диаметра корпуса.

Это обусловлено оптимальной длиной пути формирования жгута жидкости и вре0 менем воздействия центробежных сил для достижения требуемой эффективности каплеулавливания.

Коническая спиралеобразная вставка заканчивается на расстоянии 0,50-0,75 Д от

5 торцевого среза входа в выходной патрубок. Это обусловлено прежде всего тем, что при меньшем расстоянии возможно забрасывание части жидкости в выходной патрубок и ухудшение эффективности каплеулавлива0 ния, а при большем расстоянии - происходит быстрое торможение приосевой части потока газа, что уменьшает прижимной эффект жгута жидкости к внутренним стенкам и его толщина растет (из-за воздействия

5 еще и гравитационных сил), что приводит также к созданию условий для забрасывания уже отсепарированной жидкости в выходной патрубок.

Центробежный каплеуловитель (вне за0 висимости от направления потока газ) работает следующим образом.

Газовый поток, несущий капельную жидкость, поступает во входной патрубок 7 каплеуловителя, Во входном патрубке 7,

5 размещен конический лопастной завихритель 2, при помощи лопаток которого газовому потоку придается вращательное движение. Под действием центробежных сил жидкость сепарируется на внутреннюю

стенку цилиндрического корпуса каплеуло- вителя 1, и формируется в виде утолщающегося жгута, движущегося по винтовой линии (сверху-вниз или снизу-вверх). Усиливает эффект закрутки потока в приосевой области, причем эффект этого воздействия возрастает за счет конусности вставки 4 повышению эффективности каплеулавлива- ния при одновременном снижении скорости (и энергозатрат) транспортирования газа. Сразу за вставкой 4 происходит частичное торможение приосевой части потока. Отсепарированная жидкость поступает в сепаратор 5, откуда и выводится через штуцер 8, Очищенный газ выводится из кап- леотделителя через патрубок 6.

0

Формула изобретения Центробежный каплеуловитель, включающий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, конический лопастной завихритель и сепарационную камеру, отличающийся тем, что, с целью повьаиения эффективности, он снабжен конической спиралеобразной вставкой, закрепленной в корпусе аксиально и последовательно коническому ззвихрите- лю, при этом углы закрутки ззвихрителя и вставки выполнены равными, максимальный диаметр конической вставки равен ди- амегру выходного патрубка, а минимальный диаметр равен минимальному диаметру за- вихрителя.

Использование: для контактирования газа и жидкости с одновременной сепарацией капельной жидкости из газового потока. Сущность изобретения: центробежный каплеуловитель содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками. Во входном патрубке установлен конический лопастной завихритель, а в цилиндрическом корпусе аксиально завихрителю установлена коническая спиралеобразная вставка. Углы закрутки завихрителя и спиралеобразной вставки совпадают. 2 ил.

фс/г f

Фа г