Контактное массообменное устройство

 

Изобретение относится к контактным массообменным устройствам и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической и других отраслях промышленности , в частности, для очистки газа от жидких аэрозолей. Цель изобретения - повысить производительность за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат. Контактное массообменное устройство состоит из конфузора, диффузора, конфузорно-диффузорного сужения, форсунки, завихрителя, лопаток, полого обтекателя, патрубка вывода газожидкостной смеси, корпуса сепаратора, внутри которого установлена цилиндрическая обечайка циркуляционного канала, верхнего отбойного конуса, прикрепленного к патрубку вывода очищенного газа, нижнего отбойного конуса, гидрокармана, кольцевого порога, переточных каналов, соединяющих гидрокарман с полым обтекателем. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„„SU „„3 503867

В О1 D 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1243783 (21) 4335581/23-26 (22) 30.11.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (72) В. М, Фотченко, А. И. Летюк и P. П. Сухопарова (53) 621.928.97 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1243783, кл. В 01 D 47/10, 1984. (54) КОНТАКТНОЕ МАССООБМЕННОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к контактным массообменным устройствам и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической и других отраслях промышленности, в частности для очистки газа от жидкостных аэрозолей. Цель изобИзобретение относится к контактным массообменным устройствам, может быть использовано на предприятиях химической, металлургической и других отраслях промышленности, в частности, для очистки газа от жидких аэрозолей и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1243783.

Цель изобретения — повышение производительности устройства за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2— сечение А — А на фиг. 1.

Контактное массообменное устройство содержит конфузор 1, диффузор 2, между которыми размещено конфузорно-диффузорное сужение 3 с размещенными в нем форсунками 4. В диффузоре 2 установлен конический лопаточный завихритель 5, лопатки 6 которого установлены тангенциально или

2 ретения — повысить производительность за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат. Контактное массоабменное устройство состоит из конфузора, диффузора, конфузорно-диффузорного сужения, форсунки, завихрителя, 10паток, полого обтекателя, патрубка вывода газожидкостной смеси, корпуса сепаратора, внутри которого установлена цилиндрическая обечайка . циркуляционного канала, верхнего отбойного конуса, прчкрепленного к патрубку вывода очищеi.:ного газа, нижнегс отбойного конуса. гидрокармана, кольцевого порога, переточных каналов, соединяющих гидрокарман с полым обтекателем. 2 ил. под некоторым углом к образующейся поверхности. Установкой лопаток 6 завихрителя 5 под углом ес друг к другу создают межлопаточные каналы конфузорного профиля. К меньшему основанию 7 завихрителя 5 прикреплен полый конусный обтекатель 8, при этом площадь поперечного сечения конфузорно-диффузорного сужения

3 равновелика площади проходного поперечного сечения в месте крепления конуснога обтекателя 8 к завихрителю 5. Большее основание 9 завихрителя 5 расположено в плоскости наибольшего попереч ного сечения диффузора 2, при этом площади их равны по величине. Здесь же установлен .патрубок !О выхода газожидкостной смеси.

Внешняя боковая поверхность завихрителя

5 образует с внутренней боковой поверхностью диффузора 2 кольцевой канал переменного поперечного сечения, уменьшающегося по направлению от меньшего основания 7 завихрителя 5 к большему основанию 9, а внешняя боковая поверхность ко15038

3 н) сно 0 обтекателя 8 образует с внутренней боковой поверхностью диффузора 2 кольцевой канал переменного поперечного ce«<.I!I!a, при этом площади круговых попеpe I!I»!i сече 1ий диффузора 2 увеличиваются в направлении от конфузорно-диффузорного сужения 3 до вершины обтекателя 8, рас110ложенной вне его плоскости, а площади кольцевых поперечных сечений кольцевого канала от вершины обтекателя 8 до места крепления обтекателя к завихрителю 5, т.е. до меньшсгo основания 7 конического за1)!I);pII I< ля, уменьшаются. (. диффузором 2 соосно соединен корпус 11 сепаратора, в верхней части которого разме1цен атрубок 12 отвода очищенного гd3d, а в нижней. — патрубок 13 отвода шлама. Во внутренней части корпуса

1! cell dpi 0pa также соос но установлена канлеулавливак)щая цилиндрическая обечайка 14, образующая с корпусом 11 сеtIdpcIT )1)d канал 15 для циркуляции орошаюнгсй (промывной) жидкости. К патрубку 12 отвода очищенного газа прикреплен верхний отбойный конус 16, а нижний отбойный конус !7 прикреплен к корпусу 11 сепаратора и размещен в его. нижней части над карма<и)м 18, образованным кольцевым 110рогом 19, прикрепленным к диффузору 2, и натрубкам 10 выхода газожидкостной смеси. Карман 18 соединен нереточными каналамн 20 с полым обтекателем 8, в котором

« Io I).IIpoI)d«d форсунка 4, при этом фор<. ) II0I< может быть и несколько.

Устройство работает следук)щим обра30)1.

Г<13, включающий аэрозоли, подают через конфузор 1 и конфузорно-диффузорное сужение 3 в диффузор 2, откуда он поступи 1 в I op! Iус 11 сепаратора, где в поле центробежных сил жидкие аэрозоли отделяются от газа и в виде IIJlcHOI< стекают 110 внутренней и наружной поверхностям каплеул а ил и ва 10<Ней цил и ндричес кой обечай кой

14 в карман 18, откуда жидкость по перето IIIûì каналам 20 поступает в полый обтекапгель 8 и через дренажную орошаемую форсунку 4 подается на диффузор 2. Газожидкостпый поток попадает нри этом в 30IIN, 00pd30ванн ю кОнфу30рно-диффузОрным сужением 3 и меньшим основанием 7

<)III«Ie< x0l.0 завихрителя 5, в которой поток сначала расширяется, а затем сужаетл1, I3 рсзулыате чего газожидкостный поток полу«1)ст турбулизующий импульс, раснростра<гяю<цийся в ядро потока, перемешивая при этом газожидкостную смесь и первоначально промывая газовый поток.

31<тем газожидкостный поток поступает в кольцевой канал между завихрителем 5 и ,1нффузоро v1 2, обеспечивающий изокинет,I÷ I!0 Tb потока по длине всего этого каI!ll;IH и изокинетичный вход в межлопа1О

67 а точные каналы по всей их высоте. При этом турбулентные пульсации, полученные в зоне размещения обтекателя 8, не затухают по всей длине этого канала. На входных кромках лопаток 6, расположенных на внешней боковой поверхности завихрителя 5, образуются пристеночные вихри, также турбулизирующие поток. При входе в межлопаточные каналы конфузорного профиля поток получает дополнительный турбулизирующий импульс. Выходя из межлопаточных каналов на внутреннюю поверхность лопаток 6, струи газожидкостного потока соударяются под углом друг к другу, в результате чего происходит наложение струй, при этом струя, истекающая из каждого межлопаточного канала, испытывает динамическое давление такой же струи, истекающей из предыдущего канала по направлению завихрения потока. Это также способствует образованию межфазной турбулентности, приводит к повышению массообмена и эффективности очистки газа. Образовавшаяся в результате вращения пленка жидкости, включаю<цая аэрозоли, поднимается по внутренней периферийной поверхности конического завихрителя 5 и поступает в сепаратор, куда одновременно из центральной части конического завихрителя 5 поступает газ. В поле центробежных сил пленка жидкости дегазируется на внутренней поверхности каплеулавливающей цилиндрической обечайки 14. При малых скоростях газа вся пленка стекает по этой поверхности в карман 18, откуда по переточным каналам 20 поступает в полый обтекатель 8, а оттуда в форсунку 4. При скоростях газа выше 10 м/с, обеспечивающих повышение производительности устройства, часть жидкости транспортируется вверх <происходит интенсивный вторичный унос жидкости с газом) . Эту жидкость улавливают отбойным конусом 16 и направляют в циркуляционный канал 15, из которого с помощью отбойного конуса 17 направляют в карман 18, откуда ее по переточным каналам 20 направляют в полый обтекатель 8, после чего с помощью форсунки 4 жидкость вновь подают на орошение (промывку) газового потока, включающего аэрозоли. По мере захвата новых жидких аэрозолей орошающей жидкостью уровень жидкости в кармане повышается. Увеличивается ее напор и расход через форсунки. При достижении уровнем жидкости кромки кольцевого порога 19, расход жидкости стабилизируется, а ее избыток переливается через кромку, при этом жидкость выводят из аппарата через патрубок 13 отвода шлама. Регулируя высоту кольцевого порога, устанавливают необходимый расход орошающей жидкости.

Очищенный газ выводят через патрубок 12 отвода очищенного газа.

1503867

Устройство после запуска быстро выходит на стационарный режим, когда расход орошаюшей жидкости не зависит от содержания ее в поступающем газе.

Экспериментальная проверка данного устройства показала, что вторичный унос жидкости начинается при скорости газа в устройстве выше 5 м/с, т.е. критическое значение верхнего предела аксиальной скорости газа в сепарационной зоне, выше которого происходит вторичный унос жидкости с газом, повышается до 15 м/с, за счет чего обеспечивается повышение производительности данного устройства в 1,5 раза. Кроме того, использование этого устройства позволяет исключить в узле очистки газа внешнюю систему орошения, включающую сборник орошаюшей жидкости, насосное оборудование и коммуникации.

6 формула изобретения

Контактное массообменное устройство по авт. св. ¹ 1243783, отличающееся тем, что, с целью повышения прои3водительности за счет увеличения верхнего предела критической скорости газа при одновременном снижении эксплуатационных затрат, сепаратор снабжен цилиндрической обечайкой, установленной внутри корпуса, верхним и нижним отбойными конусами, из которых верхний прикреплен к патрубку выхода очищенного газа, а нижний — к корпусу сепаратора, и кольцевым порогом, установленным в нижней части сепаратора и прикрепленным к диффузору, при этом копь15 цевой порог образует с патрубком выхода газожидкостного потока ка рм ан, а пол ы и обтекатель снабжен дренажными форсунками и переточными каналами, соединяющими его с карманом.

1503867

А-А

Фиг. 2

Составитель Г. Урусова

Редактор M. Товтнн Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 5175/9 Тираж 600 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101