Устройство для взаимодействия газа (пара) с кольцевым вращающимся слоем жидкости Советский патент 1974 года по МПК B01D3/30 B01D3/20 

Изобретение относится к аппара-1 там для осуществления непосредственного контактного взаимодействия газа и щдкой среды при массо-и теплообмене в непрерывно протекающем слое жидкой среды.

Известно устройство для взаимодействия газа (пара) с кольцевым вращающимся слоем шзадкости, содержащее контактный элемент, установленный соосно, и имеющее в верхней и кней частях его патрубки ввода и вывода фаз. Недостаток устройства заключается в том, что оно не позволяет обеспечить непрерывный ввод жидкости в контактное устройство, что сникает его производительность.

Цель изобретения - интенсификация процесса. Она достигается установкой тангенциальной в контактном элементе патрубка для жидкости, верхний срез которого расположен на уровне дажнего среза верхнего патрубка для газа. Верхний патрубок снабЕен обечайкой, образущей с ним кольцевой зазор и прикрепленной к верхнему краю контактного элемента. Внутренняя поверхность 5 верхнего патруока выполнена в виде расположенных по спирали ребер, кромки которых отогнуты в сторону контактного элемента, что позволяет интенсифицировать процесс за

0 счет непрерывного ввода жидкости в контактный элемент.

На фш,1 - изображен продольный разрез устройства; на фиг,2 - разрез по А-А фиг,1; на фиг,3 - вид

5 сверху.

Устройство содержит контактный элемент I, патоуоок лля вывода газа 2, патрубок 3 для ввода жидкости и патрубок 4 для слива жидкости,обечайки 5,6,Контактнйй элемент может быть выполнен в виде решетки, состоящей из лопаток 7, обеспечиващих тангенциальный ввод газа в полость контактного элемента по

5 всей окружности. Патрубок 3 для ввода ззщкости в контактный элемент о тангенциальным каналом, обеспечивающшл подачу шщкости в контактный элемент в направлении ввода газа. Соединение патрубка 3 с обечайкой 5 контактного элемента вьшолнено у края решё тки, образующей контактный элемент. Газоотводящий патрус5ок 2 контактного элемента входит внутрь обечайки 5, образуя с внутренней поверхноотью последней кольцевой зазор. Срез газоо.тао щего патрубка расположен на уровне р.твеор.тмя для ввода жидкости. внутренняя поверхность газоотводящего патрубка выполнена в виде спирального канала, направление.на вивки которого совпадает с направлением перемещения жидкости в слое Кромки этого спирального канала наклонены навстречу движению отвод мого газа. Полость обечайки 6 служит для отвода кольцевого слоя жидкости и слива жидкости через патрубок 4, Так как внутренний диаметр обечайки 6 больше внутреннего диаметра газораспределительной решетки, образующей контактный элемент, перемещение кольцевого слоя жидкости осуществляется за пределами зоны действия газового потока. В обечай ке 6 соосно установлен колпачок 8 конусной формы с отверстиями в вер хней части и радиальные перегородки 9, Устройство работает следующим образом. Жидкость, поступшоцая во внутрен нюю полость контактных элементов I, закручивается, растекаясь по внутренней поверхности обечайки 5 равномерным слоем, и стекает вниз, В зоне контактного элемента на вра щающийся слой жидкости воздействует поток газа, проходящий через тангенциально расположенные направляющие лопатки 7 во внутреннюю полость контактного элемента в том же направлении, как и поток жидкости. Поток газа, поступая во вну треннюю полость контактного элемен та, поддерживает вращательное дви, женив в слое жидкости и одновремен но пересекает этот слой в тангенциально-радиальном направлении, диспергируя его на мелкие частицы, образующие развитую поверхность контакта, Действие на частицы жидкости центробежных сил способствует лучщему уде: жанию частиц в слое фонизываемоы газовым потоком, и тем самы. обеспещ-шает возможность повышения относительных скоростей газа и щцкости и увеличения интенсивности теплообмена. Вследствие того, что в предлагаемом устройстве газ подают во вращаюищйся слой шедкости тангенщйдьно . в направлении вращенЕи кольцевого слоя, длина пути контакта газа и жидкости значительно увеличивается, Кроме того, указанное обстоятельств во и высокий градиент угловых скоростей по толщине слоя новдкости приводит к образованию вихревых жгутов между наруглой и внутренней поверхностя1.1И кольцевого слоя, способствуя повышбншо турбулентности слоя и лучшел(1у перемешиванию газа и жидкости. Одновременно с перемеш1ваш1ем в контактном элементе происходит центробежная сепарация лшдкости и газа. Газ после пересечения кольцевого слоя жидкости движется вверх к газоотводящему патрубку 2, При этом поток газа движется с ускорением навстречу перемещающемуся вниз кольцевому слою жидкости, активно взаимодействуя с его внутренней поверхностью по принципу противоточного теплообмена. Высокая скорость вращения слоя жидкости на уровне среза газоотводящего патрубка обеспечивает удержание частиц жидкости в слое и предотвращает капельный унос жидкости потоком выходящего газа. Кольцевой зазор, обеспечивая возможность вытеснения верхней части кольцевого слоя жидкости в полость между внутренней поверхностью обечайки 5 и наружной поверхностью газоотводящего патрубка, предотвращает вытеснение кольцевого слоя в газоотводящий патрубок. При малых расходах жидкости.и, следовательно, низкой скорости вращения слоя жидкости на срезе газоотводящего патрубкт, частицы жидкости могут попасть в этот патрубок, Одвако в газоотводящем патрубке частицы жидкости благодаря спиральным каналам с кромками под динамическим воздействием потока газа выводятся по этим каналам вниз и возвращаются в кольцевой слой. После контакта с газом кольцевой слой жидкости перемещается в полость обечаШш 6 увеличенное внутреннее сечение котЪрой способствует отводу замедлящегося во врадательном движении слоя ,дкости за пре-делами зоны действия котока газа. прошедшего через кольцевой слой, В этой обечайке с помощью радиаль кых перегородок 9 вращательное движение жидкости преобразуется в поступательное и жидкость сливает.ся через патрубок 4, В полости обе чайки 6 остатки газа, содержащегося в потоке выходящей жидкости, отделяются от нее, всплывая под действием гидростатических сил Конический колпачок 8 предохраняет от уноса случайно образующихся под действием разряжения в осевой зоне капель жидкости. Отверстия в колпачке способствуют выравниванию давлений в центральной и периферийной зонах полости обечайки 6 и обеспечивают выпуск газа, вьщеляющегося из жидкости под колпачком. .ПРЕЩМЕТ ИЗОБРЕТЕНШ I. Устройство для взаимодействия газа (пара) с кольцевым вращамцимс слоем жидкости, содержащее контактный элемент, соосно установленные В верхней и нижней частях его патрубки ввода и вывода фаз, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса, в контактном элементе тангенциально устадойлен патрубок для жидкости, верхний срез которого расположен на уровне нижнего среза верхнего патрубка для газа, 2,Устройство по п,1, отличающееся тем, что верхний патрубок снабжен обечайкой, образущей с ним кольцевой зазор и прикрепленной к верхнему краю контактного элемента, 3,Устройство по п,п, I и 2, отличающееся тем, что внутренняя поверхность верхнего патрубка выполнена в виде расположенных по спирали ребер, кромки которых отогнуты в сторону контактного элемента.