Сепаратор для очистки парогазового потока

 

1. СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПАРОГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащий корпус с установленной в нем системой криволинейных винтовых каналов для прохода загрязненного парогазового потока, отличающийся . тем, что, с целью повьшения эффективности очистки парогазового потока от твердых и жидких частиц путем интенсификации вихреобразрвания потока и конденсации паров и утилизации вторичного тепла парогазового йотока, криволинейные каналы выполнены с овальным поперечньм сечением с отношением больщего диаметра к меньшему не менее пяти при расположении большего диаметра параллельно радиусу кривизны канала, а корпус снабжен патрубками ввода и вывода охлаждающей среды. 2. Сепаратор по п. 1, о т л и : ч а ю щ и и с Я Тём, что каждый криволинейный винтовой канал выполнен с уменьшающимся по ходу течения парогазового .потока меньшим диаметром , величина которого на входе потока в три-четыре раза превьппает его величину на выходе. SfflvSS jKofittom

СОЮЗ СОВЕТСКИХ И

РЕСПУБЛИК

З1д) В 01 D 45/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

:е

1 (21) 3558895/23-26 (22) 07 ° 01.83 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) И.И.Бортников и А.С.Чехольский (71) Научно-производственное объединение по продуктам питания из картофеля (53) 66.074.1(088.8) (56) l», Ужов В.А., Вальдберг А.10.

Очистка газов мокрыми фильтрами.

М., "Химия", 1972, с. 247.

2. Патент Франции N - 1476686, кл. В 04 С 1967.(54)(57) 1. СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ

ПАРОГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащий корпус с установленной в нем системой криволинейных винтовых каналов для прохода загрязненного парогазового потока, отличающийся .тем, что, с целью повышения эффектив. SU.„1125020 А ности очистки парогазового потока от твердых и жидких частиц путем интенсификации вихреобразования потока и конденсации паров и утилизации вторичного тепла парогазового

Потока, криволинейные каналы выполиены с овальным поперечным сечением с отношением большего диаметра к меньшему не менее пяти при расположении большего диаметра параллельно .радиусу кривизны канала, а корпус снабжен патрубками ввода и вывода охлаждающей среды.

2. Сепаратор по п. 1, о т л и— .ч а ю щ и и с и % ем, что .каждый криволинейный винтовой канал выполнен с уменьшающимся по ходу тече-, ния гарогазового .потока меньшим диаметром, величина которого на входе потока в три-четыре раза превышает .его величину на выходе.

11г5О О

Изобретение относится к сепарационной технике для очистки газов в смеси с парами от твердых и жидких включений, в частности к мокрым очистителям с использованием эффекта конденсации, и может быть использовано в пищевой, микробиологической, химической и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор для мокрой 1О очистки газов, содержащий криволинейные щели и каналы, в которых осуществляется очистка. При мокрой очистке осаждение частиц в полей действия центробежных сил производится 15 путем разбрызгивания влаги (lj, Эти аппараты требуют дополнительных устройств для разбрызгивания влаги в случае использования винтовых каналов обладают значительным гидрав- 2О лическим сопротивлением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату .является сепаратор для очистки парогазового потока, содер- 25 жащий корпус с установленной в нем системой, криволинейных винтовых каналов для прохода загрязненного парогазового потока (2 3.

При работе известного очистителя в винтовом канале наблюдаются вторичные течения, интенсивность которых зависит от формы и ориентации поперечного сечения каналов. Наличие углов ° в сечении приводит к тому, что часть твердых частиц концент 35 рируется в угловых зонах и не вы" водится иэ канала. Все это привоцит к тому, что после центробежных сил своим действИем не охватывает всего объема загрязненного потока

40 и в .аппарате не удается достигнуть высокой степени очистки газа от мел их частиц. Кроме того, использование для увлажнения острого пара приводит к дополнительному расходу тепло- вых энергоресурсов.

Цель изобретения - повьппение эффективности очистки парогазового потока от твердьпс и жидких частиц путем интенсификации вихреобразования потока и конденсации содержащихся в потоке паров, а также обеспечение утилизации вторичного тепла парогаэового потока..

Поставленная цель достигается 55 тем, что в сепараторе для очистки парогазового потока, содержащем кор; пус с установленной в нем системой криволинейных винтовых каналов для прохода загрязненного парогазового потока, криволинейные каналы выполнены с овальным поперечным сечением с отношением большего диаметра к меньшему не менее пяти при расположении большего диаметра параллельно радиусу кривизны канала, а корпус снабжен патрубками ввода и вывода охлаждающей среды.

Каждый криволинейный винтовой канал выполнен с уменьшающимся по ходу течения парогазового потока меньшим диаметром, величина которого на входе потока в три-четыре раза превышает его величину на выходе.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый сепаратор, "на фиг. 2— сечение Л-А на фиг. 1; на фиг. 3— канал с указанием направления тече1ния вихрей, поперечное сечение, на фиг. 4 — зависимость критерия Нуссельта от отношения большего диаметра канала к меньшему.

Сепаратор содержит входной коллек-. тор 1, примыкающий к корпусу 2, внутри которого установлена система криволинейных винтовых каналов 3. Система состоит из набора криволинейных каналов 3, имеющих в сечении фигуру овалообразной формы с отношением большего диаметра (h) к меньшему (а) не менее пяти. а

Каждый криволинейный винтовой канал 3 выполнен с уменьшающимся по ходу течения потока парогазовой смеси меньшим диаметром. Величина меньшего диаметра а (меньшей оси ) поперечного сечения на входе потока парогазовой смеси в три-четыре раза превышает его величину на выходе потока; Протяженность криволинейной части канала 3 составляет 1,5 витка. Каждый криволинейный канал имеет гидроэатвор 4 для удаления жидкости. Концы гидрозатворов 4 соединены с отводящьм трубопроводом 5. К криволинейной части каждого канала 3 примыкают прямолинейные участки 6, которые заканчиваются общим выходным коллектором 7.

Сепаратор работает следующим образом.

При осуществлении процесса очист ки в корпус 2 сепаратора подается з !!25 поток охладителя, который, протекая между каналами 3, охлаждает послед, ние, Поток загрязненной парогазовой смеси поступает через коллектор 1 в систему криволинейных каналов 3. Температура потока понижается, что вызывает процесс конденсации паров на частицах и стенках каналов. Утяжеленные частицы,ока-.ваются в поле те-чения вторичных циркуляций и выно- !ð сятся в радиальном направлении к периферии сечения. Винтообразное течение смеси увеличивает время контакта потока со стенками канала 3 и способствует осаждению частиц на смочен- !5 ной внутренней поверхности. Пар превращается в жидкость, которая стекает в нижнюю часть аппарата по стенкам и выносит через гидрозатвор 4 .осажденные частицы в отводной трубопровод 5. Очищенный поток выходит иэ аппарата по прямолинейным участкам 6 через общий коллектор 7.

Для сепараторов парогазовых сме. сей, использующих эффект конденсации паровой части потока, основной характеристикой является коэффициент массообмена.

Степень очистки увеличивается с ростом скорости конденсации, которая

30 находится в прямой зависимости от интенсификации коэффициента массообмена. В расчетах процесса конденсации часто используют диффузионный критерий Нуссельта, являющийся безразмерным комплексом подобия процес- 35 сов массообмена (Nu ).

На фиг. 4 показана зависимость вида Nu = f (h/а) для нескольких постоянных значений скорости потока в сепараторе, соответствующих усло- 4О .вию R е = const. Как видно из графика, построенного для диапазона

Ь/а = 2-17 на основе серии опытов, уве .учение отношения п/а от двух до пяти практически не влияет на 45 интенсивность массообмена. Начиная с соотношения Ь/а =5 наблюдается увеличение значения Nu>. Измерения ограничены соотношением сторон Ъ/а=

=17, что вызвано трудностью изготов- 50 ления каналов и условиями их компоновки в корпусе аппарата. Однако можно предполагать, что тенденция роста массообмена наблюдается и при дальнейшем увеличении соотношения

h/а„ Скачкообразный переход критерия Нуссельта от значения h/а=5 в сторону увеличения его отражает ме020: 4 хан изм в з аим адей с тв ия в ихрев ого потока парогазовой смеси с поверхностью сепаратора заданной геометрической формы. Последнее обстоятельство позволяет ограничить отношение сторон криволинейного канала сепаратора величиной h./а=5.

Величина меньшей оси а поперечного сечения уменьшается по длине криволинейного канала в три-четыре раза, что создает увеличение скорости потока в конце канала. Сужение сечения сокращает рассотояние до стенок, что особенно важно при сниженин концентрации частиц в потоке по ходу течения смеси. Следует отметить, что предлагаемая величина уменьшения меньшего размера поперечного сечения обеспечивает равномерную скорость потока по длине канала и оптимальные условия для проведения процесса сепарации.

Таким образом, уменьшение сечения по длине канала обеспечивает равномерность гидродинамического режима течения, а значит, и процесса массообмена. При постоянном расходе

C парогазовой смеси уменьшение сечения менее, чем в три раза не.обеспечивает турбулентный режим течения, который требуется для осуществления процесса очистки. Уменьшение сечения более, чем в четыре раза создает значительное гидравлическое сопротивление, что ведет к росту энергетических затрат. Кроме этого, возникают трудности в изготовлении каналов. Тепло, выделяемое в процессе конденсации, уносится охладителем и может быть использовано в системе утилизации вторичных энергоресурсов.

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить степень улавли-а вания твердых и жидких частиц за счет интенсификации вихреобразования при радиальном расположении большего диаметра овалообразного поперечного сечечия криволинейных каналов. Овалообразное сечение с отношением большего диаметра к меньшему не менее пяти ликвидирует наличие застойных зон, в которых при прямоугольном сечении накапливаются частицы загрязнений, а использование эффекта конденсации при охлаждении стенок кана-

I лов устраняет необходимость применения оросительных устройств. Пропесс конденсации протекает интенсив1125020 нее, что вызвано увеличением коэф.фициентов тепло- и массообмена, обус" ловленным действием центробежных сил,. онватываницчх своим влиянием весь объем протекающего потока парога- 5 вовой смеси.

Предлагаемый сепаратор может быть применен на предприятиях пищевой, хи мической, микробиологической и др. отраслях промышленности для очистки выбросов сушильных газов и улавйивания ценных компонентов, а также для предварительного подогрева агента сушки, идущего в сушилку. Сепаратор обеспечивает повышение уровня очистки выбросов сушильных raaoa на

30-453 по сравнению с известными устройствами при одинаковых энергозатратах.

l! 125020 и

18

16

19

f2

Ю

3

6

У

Ч 5 6 789 10 tZ 1961В27 a/й

Фиг.Ф

Составитель О.Калянина

Редактор Н.Яцола . Техред М.Кузьма Корректор А.Зимокосов

Заказ 8381/7 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4