Эжекционная труба вентури

 

Изобретение относится к мокрой очистке газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. С целью повышения эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и увеличения скорости парожидкостного потока, предложено сопло Лаваля /СЛ/ 2 снабдить разгонным насадком /РН/ 10 с углом раскрытия 5-7° и длиной, равной 5-7 диаметрам меньшего сечения РН, который установлен коаксиально СЛ с зазором от него, равным 0,07-0,1 выходного диаметра СЛ, торец PH, обращенный к СЛ, выполнен в виде конусного отражателя 12, образующая поверхности которого размещена под углом 85-95° к оси СЛ, а каналы 9 для подачи балластирующей жидкости выполнены под углом 15-20° к образующей поверхности отражателя. Таким образом, достигается получение тонких пленок жидкости из-за удара последней о поверхность отражателя и последующий разгон и высокодисперсное дробление жидкости в сопле Лаваля. 5 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 В 01 D 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4330623723-26 (22) 23. 1 1.8? (46) 23.03.90. Бюл. № 11 (71) Норильский горно-металлургический комбинат им. А. П. Завенягина (72) В. Б. Карпман (53) 621.928.97 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1064992, кл. В 01 D 47/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1279656, кл. В 01 D 47/10, 1985. (54) ЭЖЕКЦИОННАЯ ТРУБА ВЕНТУРИ (57) Изобретение относится к мокрой очистке газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. С целью повышения эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости

„„BU„„1551400 и увеличения скорости парожидкостного потока, предложено сопло Лаваля (СЛ) 2 снабдить разгонным насадком (PH) 10 с углом раскрытия 5 — 7 и длиной, равной 5 — 7 диаметрам меньшего сечения РН, который установлен коаксиально СЛ с зазором от него, равным 0,07 — 0,1 выходного диаметра

СЛ, торец рН, обращенный к СЛ, выполнен в виде конусного отражателя 12, образующая поверхности которого размещена под углом 85 — 95 С к оси СЛ, а каналы

9 для подачи балластирующей жидкости выполнены под углом 15 — 20 к образующей поверхности отражателя. Таким образом, достигается получение тонких пленок жидкости из-за удара последней о поверхность отражателя и последующий разгон и высокодисперсное дробление жидкости в

СЛ. 5 ил., 1 табл.

1551400

Изобретение относится к области мокрой очистки газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности пылеулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и уве. личения скорости парожидкостного потока.

На фиг. 1 показана эжекционная труба

Вентури, общий вид; на фиг. 2 — схематично устройство для распыления жидкости; на фиг. 3 — 5 — варианты выполнения устройства.

Эжекционная труба Вентури имеет приемную камеру 1, внутри которой установлено сопло.Лаваля 2, и камеру 3 смешения.

Сопло Лаваля 2 имеет магистраль 4 для подачи пара со сверхкритическим давлением и выполнено в виде конфузора 5, горловой части 6 и диффузора 7. Последний по наружной поверхности снабжен кольцевым коллектором 8, который имеет каналы 9 для подачи балла стирующей жидкости. Сопло

Лаваля 2 снабжено расширительным насадком 10 с углом раскрытия 5 — 7 и длиной, равнои 5 — 7 диаметрам меньшего сечения насадка !О, который установлен соосно соплу 2 с зазором 11 от его диффузора 7. Зазор 11 должен быть равен 0,07 — 0,1 выходного диаметра диффузора 7. Торец расширительного насадка 10, обращенный к диффузору 7, выполнен в виде отражателя 12, образующая поверхности которого наклонена под углом 85 — 95 к оси сопла 2, а каналы 9 для подачи балластирующей жид1

, кости расположены под углом 15 — 20 к образующей поверхности отражателя 12.

Эжекционная труба Вентури работает следующим образом.

К соплу Лаваля 2 по магистрали 4 подводят пар под давлением 60 — 65 ати, а в коллектор 8 — балластирующую жидкость под давлением 4 ати. При этом струя пара, проходя через конфузор 5, горловую часть 6 сопла 2, начинает расширяться в диффузоре 7 и к выходному его сечению набирает максимальную скорость и расширяется до давления, равного давлению окружающей среды (1 ати). Балластирующая жидкость выходит компактной струей через каналы

9, установленные таким образом к поверхности отражателя 12, что струя, ударяясь о плоскость отражателя 12, разбивается на тонкие пленки, которые сходят с отражателя

12 перпендикулярно оси сопла в расширенную струю пара через зазор 11. Балластирующую жидкость вводят в струю пара перпендикулярно его оси и со скоростью

25 — 30 м/с, чтобы обеспечить смыкание ее по всему сечению расширительного насадка IO и наиболее равномерное ее распределение по этому сечению. Загем высокодисперсная смесь из сопла Лаваля 2 попадает с большой скоростью в камеру 3 смешения, создает эжектирующий эффект и засасывает

50 запыленные газы через приемную камеру

1 в камеру 3 смешения, где происходит их очистка диспергированной жидкостью.

Благодаря тому, что сопло Лаваля снабжено коаксиально установленным к нему расширительным насадком 10 с углом раскрытия 5 — 7, обеспечивается продолжение плавного в нем расширения паровой струи, без потерь ее энергии, что спос:бствует наиболее полному использованию этой энергии на разгон и дробление жидкости, а значит, на улучшение показателей пылеулавливания и работы эжекционной трубы

Вентури. Увеличение yrëà раскрытия (более 7 ) приводит к увеличению потерь энергии. Уменьшение же угла раскрытия (менее 5 ) вызывает повышенные потери энергии паровой струи на входе в насадок. Кроме того, при уменьшении угла раскрытия необходимо удлинить насадок для сохранения выходного диаметра, что приводит к необоснованному увеличению габаритов устройства. Таким образом, наиболее оптимальные пределы угла раскрытия расширительного насадка (5 — 7 ) позволяют наиболее рационально использовать энергию рабочего тела и тем самым повысить разгон и дробление балластирующей жидкости.

Длина расширительного насадка выбирается из условия необходимости полного перекрытия сечения расширительного насадка каплями жидкости при наиболее рациональном использовании энергии рабочего тела. Оптимальными пределами длины насадка является длина, равная 5 — 7 диаметрам меньшего сечения насадка. Уменьшение длины насадка (менее 5 диаметров его меньшего сечения) приводит к нарушению равномерности распределения жидкости по сечению насадка. Капли не успевают сомкнуться в пределах насадка, что и нарушит их равномерное распределение, а следовательно, снизятся скорости разгона и дисперсность, что ухудшит пылеулавливание. Увеличение же длины насадка (более 7 диаметров меньшего сечения насадка) приводит к неоправданному увеличению потерь энергии струи на трение о стенки насадка.

Насадок должен быть обязательно установлен с зазором к соплу Лаваля, причем зазор этот должен быть равен 0,07 — 0,1 выходного сечения диффузора сопла. Этот признак взаимосвязан с признаком наличия на торце расширительного насадка отражателя. Именно на отражатель падают струи воды, которые разбиваются и через зазор попадают в паровую струю. Только разбивая компактную струю об плоскость отражателя можно получить тонкие пленки воды (капли продолговатой плоской формы), которые оказывают струе пара большее лобовое сопротивление, чем обычная капля или компактная струя. Это позволяет наи1551400 более полно и рационально расходовать энергию рабочего тела на разгон и дробление тонких пленок жидкости.

Пар разгоняет в расширительном насадке 10 жидкость до скорости 270 — 300 м/с и обеспечивает ее дробление до дисперсности 40 — 80 м. Так как зазор выполнен между диффузором сопла и расширительным насадком, жидкость вводится в уже расширенную струю пара, имеющего статическое давление, равное давлению окружающей среды. Это позволяет максимально использовать энергию пара, избежать преждевременной его конденсации и, следовательно, затратить большую часть энергии рабочего тела на разгон и дробление жидкости. Кроме того, воду можно подавать под гораздо меньшим давлением, что позволяет избежать вредного явления кавитации.

Величину зазора выбирают исходя из того, что она должна превышать толщину капель в 3 — 5 раз, что позволяет использовать жесткую оборотную воду, с механическими примесями, и зазор между соплом и насадком должен быть оптимальным для обеспечения ввода жидкости перпендикулярно оси паровой струи. Это позволяет за счет полного перекрытия сечения насадка каплями воды обеспечить равномерность ее распределения. Кроме того, при определении оптимальных размеров зазора необходимо стремиться к исключению потерь энергии рабочего тела.

Учитывая перечисленные факторы, оптимальные размеры зазора определены равными 0,07 — 0,1 диаметра выходного сечения диффузора сопл. Уменьшение зазора (менее 0,07 диаметра выходного сечения диффузора) может привести к нарушению условий перпендикулярного ввода капель, отраженных от плоскости отражателя (технически при слишком малом зазоре это будет очень сложно осуществить), и к возможности возникновения контакта воды с торцовыми плоскостями диффузора, что также нарушает перпендикулярность ввода жидкости и при определенных условиях приводит. к образованию отложений на них. Слишком малый зазор может привести к его зарастанию механическими взвесями и тем самым не позволяет использовать жесткую оборотную воду. Увеличение зазора (более 0,1 диаметра выходного сечения диффузора.) нецелесообразно, так как возможно эжектирование струей воды наружного воздуха через зазор, что увеличивает потери энергии рабочего тела в расширительном насадке и приводит к снижению разгонных скоростей и ухудшени ю дробле ни я ка пел ь.

Для обеспечения условий введения балластирующей жидкости перпендикулярно оси парового потока необходимо определенным образом сориентировать поверхность от50

Это подтверждается и результатами экспериментальных исследований (см. таблицу). Анализ данных. приведенных в таблице, показывает, что наивысшая степень распылг жидкости достигается при угле раскрытия расширительного насадка 5 — 7, длине расширительного насадка, равном

5 — 7 диаметров меньшего сечения насадка, угле образующей поверхности отражателя и осью coпла 85- — 95, зазоре между отражателем и торцом диффузора ражателя к осям каналов подачи жидкости из кольцевого коллектора. Углы наклона образующей поверхности отражателя к оси сопла и расположение осей каналов по отношению к образующей поверхности отражателя, взаимосвязаны и обусловлены рядом факторов. Наиболее целесообразно ориентировать образующую поверхности отражателя под углом

85 — 95 к оси сопла, а каналы соответственно под углами 15 — -20 к образующей поверхности отражателя. Указанные оптимальные диапазоны углов должны обеспечить не только выполнение условия перпендикулярного ввода жидкости, но и наиболее эффективного разбивания ее и такого угла схода с поверхности отражателя, чтобы, кроме перпендикулярности ввода, он учитывал оптимальный размер зазора между соплом и насадком.

Образующую поверхности тражателя нельзя располагать под углом„большим

95 и меньшим 85 к оси сопла потому что жидкость в виде пленок и капель входит в зазор практически пара..лельно поверхности отражателя, а пря стклонении угла наклона образующей более чем на

+-5 от плоскости, перпендикулярной оси сопла, она попадает на торец горячего диффузора сопла Лаваля, что приведет к появлению отложений в зазоре. Это ведет к уменьшению сКооосТН жидкости в направлении к оси сопла (менее 25 м/с), что не позволит полностью перекрыть жидкостью сечение расширительного насадка, а, следовательнo, уменьшя- эффективность использования энергии рабочего тела. г,з вялы для подачи жкдкост! : должны

35 бьть выполнены под углом 15 — 20 к образу..о;цей поверхности с гражателя. При уменьшения угла наклона менее 15 жидкость сходят с отражателя в аппе плоской струи, а не в виде пленок н плоских капель.

Кроме того, из-за малой ширины плоской струи, сходящей с отражателя, технически сложно распределить балластирующую жидкость равномерно по ьсему периметру входного сечения расширительного насадка.

При увеличении угла наклона каналов

45 более 20= скорость схода жидкости с отражателя будет менее 25 м/с, ч-.о не позволит полностью перекрыть жидкостью сечение расширительного нас-дка.

1551400

Формула изобретения

Показатели Скорость распыленной Дисперсность распыжидкости, м/с ленной жидкости, мк

Угол раскры750-280

270-300

270-300

270-300

250-260

50-90

40-80

40-80

40-80

60-90

240 — 270

270-300

270-300

170-190

60-90

40-80

40-80

120-140

260-280

2 70-300

? 70-300

270-300

260-280

50 — 90

40-80

40-80

40-80

50-90 садком, в долях от диаметра выходного насадка:

0,12

0,1

0„08

0,07

2 60-280

270-300

270-300

270-300

50-90

40-80

40-80

40-80 сопла Лаваля, равном 0,07 — О, l диаметра выходного сечения диффузора (при величине зазора 0,05 диаметра выходного сечения диффузора появились отложения, мешающие проходу воды). 5

Эжекционная труба Вентури, включающая приемную камеру, камеру смешения, сопло Лаваля для подачи пара, выполнен . 10 ное в виде конфузора, горловой части и диффузора, снабженного наружным кольцевым коллектором и каналами для подачи балластирующей жидкости, выполненными подуглом коси сопла, отличающаяся тем, что, 15 с целью повышения эффективности пылетия насадки, град:

7

5

Длина насадка, в долях от диаметра его меньшего сечения:

7

4

Угол между образующей поверхности отражателя и осью сопла, град:

Зазор между соплом и наулавливания за счет повышения степени распыления жидкости и увеличения скорости парожидкостного потока, сопло Лаваля снабжено установленным соосно с зазором от него расширительным конусным насадком, входной торец которого выполнен в виде отражателя, образующая поверхности которого с осью сопла составляет угол

85 — 95, при этом угол раскрытия на .адка составляет 5 — 7, длина насадка

5 — 7 диаметров меньшего проходного сечения насадка, зазор между соплом и насадком — 0,07 — 0,1 диаметра выходного сечения диффузора сопла, а каналы для подачи балластирующей жидкости выполнены под углом 15 — 20 к образующей поверхности отражателя.

Уход- газа

Пор

Рода

1551400

Составитель В. Лукьянов

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 292 Тираж 557 Поди исн ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

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