Вихревая камера для взаимодействия газа и жидкости Советский патент 1993 года по МПК B01D3/32 B04C5/12 

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов массообмена в системе жидкость-газ и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других смежных отраслях промышленности.

Известны газожидкостные массооб- менные аппараты, в которых взаимодействие компонентов происходит во вращающемся потоке смеси. В частности, в сахарной промышленности применяется сатуратор (1), включающий вертикальный цилиндрический корпус, снабженный устройствами подачи дефе- кованного сока и вывода отгазованного сока. В нижнюю часть .корпуса тангенциально вдувается газ, благодаря чему сок вовлекается во вращательное движение. Однако вместо упорядоченного вращательного движения сокогазо- вой смеси в сатураторе устанавливается режим струйного восхождения сату- рационного газа через слой сока. Такой режим характеризуется неравномерным распределением газа в объеме сока и относительно малой поверхностью массопередачи. Недостатки в организации в аппарате гидродинамического режима массообменного процесса обуславливают низкий коэффициент утилизации сатурационного газа, что снижает эф- , фективность работы сатуратора в целом. .

Известен аппарат для насыщения жидкостей газами , включающий перфорированный корпус с патрубком для подачи жидкости, тангенциально вмонтированным в его верхней части и обечайку для подвода газа.

В указанном устройстве площадь межфазной поверхности, определяющая эффективность процесса массообмена, зависит от расхода жидкости, так как размер пузырьков зависит от степени крутки потока. Поэтому незначительные изменения расхода жидкости вызывают изменения количества газа, перешедшего в жидкость, и соответственно концентрации выходного раствора. Для многих химических и других процессов это нежелательно и является недостатком рассматриваемой конструкции.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет снижения чувствительности к колебаниям расхода жидкости.

Вихревая камера для взаимодействия газа и жидкости содержит перфори0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рованныи корпус с тангенциально вмонтированным патрубком для подачи жидкости и обечайку для подвода газа.

Согласно изобретению вихревая камера снабжена радиальными перегородками, закрепленными на внутренней поверхности корпуса между отверстиями, при этом высота перегородок больше диаметра отверстий. Перегородки могут быть выполнены в виде пластин. В целях повышения технологичности конструкции перегородки могут быть выполнены в виде кольцевой вставки, изогнутой из сплошной полосы.

Вихревая камера предлагаемой конструкции предназначена для проведения процесса массообмена между газом и жидкостью. Производительность камеры зависит от величины межфазной поверхности жидкости и газа, определяемой размерами диспергируемых в жидкость пузырьков газа.

Согласно имеющимся на сегодняшний день экспериментальным и теоретичес- ким данным размер пузырьков, образующихся при вдувании газа во вращающуюся жидкость, определяется интенсивностью вращения. Это объясняется тем, что отрывной диаметр газового пузырька, в частности, зависит от скорости набегающего потока жидкости. Установка радиальных перегородок приводит к образованию застойных зон в жидкости над отверстиями перфорации. В этом случае размер отрывающегося пузырька будет определяться, главным образом, диаметром отверстия перфорации и не будет зависеть от крутки потока, которая пропорциональна расходу жидкости, то есть будет иметь место стабилизация межфазной поверхности.

На фиг. 1 изображена вихревая камера, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, с перегородками в виде кольцевой вставки.

Вихревая камера включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с тангенциально вмонтированным патрубком 2 подачи жидкости и коллектором 3 для подвода газа. С торцов камера закрыта крышкой с выходным газовым патрубком 5 и днищем 6 со сливным патрубком 7. Нижняя часть корпуса вихревой камеры выполнены перфориро- . ванной, а между отверстиями 8 перфорации по окружности установлены ра- диально направленные перегородки 9.

Перегородки могут быть выполнены в виде пластин либо в виде кольцевой вставки 10, изогнутой из сплошной полосы.

Вихревая камера работает следующим образом.

Жидкость по патрубку 2 тангенциально подается в камеру, где закручивается, одновременно в коллектор 3 нагнетается газ, который барботирует через отверстия 8 и в виде пузырьков движется под воздействием центробежных сил к оси вращения. Образование и рост пузырька происходят в области ограниченной от воздействия набегающего потока жидкости перегородкой 9, что позволяет получить стабильные по размерам пузырьки, а следовательно, и площадь межфазной поверхности. По мере приближения к оси вращения происходит сепарация газожидкостной смеси.Прореагировавшая жидкость сливается через патрубок 7, а отработанный газ отводится через патрубок В.

Преимуществом изобретения по сравнению с прототипом является постоянство концентрации растворенного газа 30

на выходе из вихревой камеры при колебаниях расхода жидкости.

g Фор мула изобретения

10

5

1. Вихревая камера для взаимодействия газа и жидкости, содержащая перфорированный корпус с тангенциально вмонтированным патрубком для подачи жидкости и обечайку для подвода газа, отличающаяся тем, что, с .целью повышения эффективности работы вихревой камеры за счет сниже- 5 ния чувствительности к колебаниям расхода жидкости, она снабжена диальными перегородками, закрепленными на внутренней поверхности корпуса между отверстиями, при этом высота перегородок больше диаметра отверстий.

2 Камера по п.1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что перегородки выполнены в виде пластин.

3. Камера поп.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности конструкции, перегородки выполнены в виде кольцевой вставки, изогнутой из сплошной полосы.

0

Сущность изобретения: поступающая через тангенциальный входной патрубок жидкость закручивается внутри корпуса 1 вихревой камеры. Одновременно R коллектор 3 нагнетается газ, который барботирует через отверстия;: 8 и под воздействием центробежных сил движется к оси вращения жидкости. Образование и рост газового пузырька происходят в застойной зоне за перегородкой 9, что позволяет получить стабильные по размерам пузырьки, а следовательно, и площадь межфазной поверхности..Повышение технологичности конструкции вихревой камеры достигается выполнением перегородок в виде кольцевой вставки, изогнутой из сплошной полосы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

ЦФЛ

Фиг 3.