Способ отделения жидкости от горячих газов

 

Изобретение относится к способам , используемым в промышленной энергетике, и позволяет повысить эффективность очистки газа. Способ включает трехступенчатую очистку: на первой ступени проводят турбулентно-инерционное осаждение и конденсацию паров в охлаждаемом сепарирующем элемете, на второй очищаемый газ нагревают до начальной температуры и испарения неуловленных капель в обогреваемом сепарирующем элементе, на третьей - осаждают неиспарившиеся капли под действием сил термофореза в охлаждаемом сепарирующем элементе при градиенте температуры в пристенных слоях (2-5)-10 °С/м. При использовании на второй ступени для обогрева водяного пара его после сепарирующего элемента подают на вход очищаемого газа третьей ступени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л САЭ ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 5003 А1 (51)4 В О! В 45/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3934135/31-26 . (22) 05.05.85 (46) 07.06. 87. Бюл. Ф 21 (71) Николаевский кораблестроительный институт им.адм.С.О.Макарова и Одесский институт инженеров морского флота (72) С.В.Рыжков и С.С.Рыжков (53) 66.074.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . N 434963, кл. В 01 D 45/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

В 1209261, кл. В 01 Р 45/08, 1985. (54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ Я(ИДКОСТИ ОТ

ГОРЯЧИХ ГАЗОВ (5?) Изобретение относится к способам, используемым в промышленной энергетике, и позволяет повысить эффективность очистки газа. Способ включает трехступенчатую очистку: на первой ступени проводят турбулентно-инерционное осаждение и конденсацию паров в охлаждаемом сепарирующем элемете, на второй очищаемый газ нагревают до начальной температуры и испарения неуловленных капель в обогреваемом сепарирующем элементе, на третьей — осаждают неиспарившиеся капли под действием сил термофореза в охлаждаемом сепарирующем элементе при градиенте температуры в пристенных слоях (2-5)104 С/м. При использовании на второй ступени для обогрева водяного пара его после сепарирую- а

Ю щего элемента подают на вход очищаемого газа третьей ступени. 2 s.n. ф-лы, 3 ил.

1 13150

Изобретение относится к промышленной энергетике и может быть использовано в судовых системах кондиционирования и в химической промышленности для улавливания аэрозолей.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа.

На фиг,1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, вид спереди; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — график зависимости скорости осаждения капель от градиента температур в пристенном слое сепарирующих элементов.

Осуществление трех последователь- f5 ных-этапов согласно способу отделения жидкости от горячих газов позволяет на первом этапе отделить крупные капли (более 1 мкм) и пары жидкости до их концентрации, соответствующей на- 20 сыщенному состоянию при температуре охлаждаемой поверхности, при этом осаждение капель происходит в основном за счет турбулентно-инерционного эффекта. На втором этапе производится пристенных слоях сеэарирующих элементов (2 — 5) IO" Ñ. Окончательная концентрация паров равна плотности насыщения при температуре холодного теплоносителя. Подогрев газа до начальной температуры исключает разложение очищаемой жидкости.

Устройство состоят иэ корпуса 1, разделенного на ступени 2 — 4 с патрубками подвода 5 — 7 и отвода

8 газа, сепарирующих элементов 9, расположенных между дисками 10 и Il с каналами 12 для циркуляции теплоносителя, путрубков слива жидкости

13 и конденсата 14, конденсатоотводчика 15, трубок подвода 16 и отвода

17 горячего теплоносителя (пара), трубки 18 подвода пара в охлаждаемую ступень „ трубок подвода 19 и отвода 20 холодной:вод.>1 с коллекторами 21 и 22„ перегородок 23, делящих корпус на секции. подогрев очищаемого газа до начальной температуры и насыщение парами отделяемой жидкости за счет испарения неуловленных мелких капель (менее 1 мкм). Подогрев газа до начальной температуры исключает разложение жидкости на составные элементы. Капли менее 0,5 мкм обладают проникающей повышенной способностью через сепарирующие элементы, так как их 35 размеры соизмеримы с размерами молей газа. Перевод таких капель в парообразное состояние и насыщение газа парами отделяемой жидкости позволит значительно уменьшить количество 4О наиболее проникающих капель в потоке; неиспарившиеся капли приобретают начальную повышенную температуру.

На третьем этапе производится конденсация образовавшихся паров и осаж- 45 дение неиспарившихся капель под действием сил термофореза в охлаждае— мых сепарирующих элементах и отвод очищенного газа.

Термофоретическое осаждение ка- 50 пель при градиентах в пристенных слоях (2-5) ° 10 С/м в 2-4 раза выше по сравнению с иэотермическими условиями при приемлемых энергозатратах.

Кроме того, в случае использова- 55 ния в качестве горячего теплоносителя водяного пара повышают эффективность очистки в охлаждаемой ступени

03 2 за. счет массового потока пара к холодной поверхности и конденсационного укрупнения влаги в сепарирующих элементах.

Способ отделения жидкости от горячих заключается в следующем.

Горячий газ например, иэ системы суфлирования ГТД с температурой 80о

100 С направляют на предварительное отделение крупных капель (более мкм) и конденсацию паров в охлаждаемые сепарирующие элементы. Здесь температура газа понижается до температуры охлаждаемой воды (холодного теплоносителя); на выходе газ содержит капли менее I мкм и концентрацию паров, равную насыщенному состоянию при температуре холодной водЫ.

Осаждение капель более i мкм происходит за счет турбулентно-инерционного эффекта, так как эффект термофореза на них не проявляется. В качестве сепарируюших элементов целесообразно использовать кольцевые гофрированные многослойные сетки. Улавливание капель менее 1 мкм, соизмеримых с размерами молекул и имеющих наиболее проникающие свойства через сепа вЂ, рирующие элементы, производится за счет их испарения до плотности насыщения при температуре горячего теплоносителя с последующей конденсацией в охлаждаемых сепарирующих элементах. Осаждение неисправившихся капель в основном идет эа счет сил термофореза при градиентах температур в

1315003

Работа устройства заключается в следующем.

Очищаемый газ поступает в патрубок 5, который содержит сопло. Разогнанный в сопле поток направляется на диск 10 и обтекает его под углом

90 . При этом осаждаются капли более

20 мкм. Затем газ поступает в охлаждаемые сепарирующие элементы 9 первой ступени 2, где происходит улавлива- !О ние капель до 1 мкм и конденсация паров жидкости. Охлаждение сепарирующих элементов происходит за счет подачи холодной воды через коллектор

2! и трубки 19 в каналы 12. Отвод 15 воды осуществляется через трубки 20 в коллектор 22. Уловленная жидкость удаляется через патрубок 13. Частично очищенный в первой степени 2 газ через патрубок 6 поступает в обогре- 20 ваемую ступень 3. Для предотвращения транспортировки пленки жидкости по стенкам во вторую ступень патрубок

6 утоплен вовнутрь первой ступени.

При использовании в качестве горячего теплоносителя водяного пара последний подается через трубки 16.

Отвод образующегося в каналах 12 конденсата воды и отделение пара происходит в конденсатоотводчике 15. 30

Отделенный пар направляется по трубке 18 во входной патрубок 7, где перемешивается с очищаемым газом. В обогреваемых сепарирующих элементах производится подогрев газа до началь- 35 ной температуры и насыщение очищаемого газа парами отделяемой жидкости за счет испарения капель менее 1 мкм.

Испарению капель способствует развитая поверхность сепарирующих элемен- 40 тов; неиспарившиеся капли преобретают повышенную начальную температуру.

Из второй ступени газ, насыщенный парами улавливаемой жидкости, поступает в охлаждаемые сепарирующие, 45 (третью ступень) элементы, где происходит конденсация паров. В этой же ступени происходит осаждение неиспарившихся капель под действием сил термофореза, возникающих из-за тем- 50 пературного градиента между каплями

;и холодной поверхностью. Осаждению капель способствует конденсация водяного пара, поступающего из трубки

l8 на охлажденных сепарирующих эле- 55 ментах. Очищенный газ выводится из устройства через патрубок 6, а уловленная жидкость и конденсат воды— через патрубок 13.

Скорости осаждения частиц за счет термофореза существенно зависят от градиентов температур. На фиг.3 представлены графики зависимости скоростей осаждения капель за счет турбулентно-инерциойного эффекта (кривая 1) и сил термофореза (кривая 2) от градиентов температур в пристенных слоях сепарирующего элемента из гофрированных сеток при 50 рядах сетки Ф 0,1 (0,1х0, lх0,1 мм)- Из графиков видно, что с повышением градиентов температур в пристенном слое скорость осаждения за счет турбулентно-инерционного эффекта падает. Это вызвано снижением скорости газа в пристенных слоях и степени турбулентных пульсаций от температурного градиента, а также повышением вязкости газа. Скорость осаждения V sa счет термофореза при увеличении градиента температур 8 /3 все время возрастает, причем в наибольшей степени при градиентах 8 /8 более 2 10 С/м.

Улавливание капель в сепарирующих элементах предлагаемого устройства происходит как за счет турбулентноинерционных сил, так и сил термофореза. При градиентах температур в пристенных слоях более 5 1, С/м наблюдается существенное снижение скорости осаждения за счет турбулентно-инерционного эффекта. Для использования обоих механизмов осаждения оптимальным является интервал градиентов температур (2-5) х х 10" С/м, что видно из графиков на фиг.3.

Формула изобретения

1. Способ отделения жидкости от горячих газов, включающий турбулейтно-инерционное осаждение капель и конденсацию паров в охлаждаемых сепарирующих элементах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа, его ведут в три ступени, причем турбулентно-инерционное осаждение и конденсацию паров в охлаждаемом сепарирующем элементе осуществляют на первой ступени очистки, на второй очищаемый газ нагревают до начальной температуры в обогреваемых сепарирующих элементах, а на третьей конденсируют образовавшиеся пары и осаждают неиспарившиеся капли под действием сил термофореза в охлаждаемых сепарирующих элементах.

ы гào ягоР гала

1 (он8еисая

Еара

Фиг.

Pba ocF гала

8ro8 гала

5 1

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что термофоретичес-. кое осаждение ведут при градиенте температуры в пристенных слоях сепа-рирующих элементов (2-5)10+ С/м.

3, Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве

315003 6 горячего теплоносителя на второй ступени очистки используют пар, который после сепарирующего элемента второй ступени подают на вход очищаемого газа третьей ступени.

13 1 5003 6 Br/ф 10 /м

Put.8

Составитель О.Беккер

Техред М. Ходанич

Редактор С.Пекарь

Корректор Г.Решетник

° Заказ 2229/2 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4