Устройство для очистки газовых потоков от парообразных примесей

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (s1)s В 01 D 45/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4808346/26. (22) 02.04.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (75) Н,К.Тюрин, В,Н.Кучкин, M.Н,Бережной, С.И.Перин, В.Г,Писарев и Е.Е.Литваков (53) 628.16.084(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 837369, кл. В 01 0 45/12, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ОТ ПАРООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ (57) Устройство для очистки газовых потоков от парообразных примесей, Использование: очистка газовых потоков и сепарация паров жидкости из газов, движущихся по трубопроводам под действием избыточного давления..Сущность изобретения: устройстИзобретение относится к очистке газовых потоков и может быть использовано для сепарации паров жидкости из газов, движущихся по трубопроводам под действием избыточного давления.

Наиболее близким по технической.сущности является устройство, предназначенное для сепарации примесей, которые содержатся в газовом потоке в паровой фазе.

Оно содержит корпус с шнеком-завихрителем, охваченным капиллярно-пористой втулкой, патрубок подвода газа с саморегулирующимся по давлению входа и выхода клапаном, патрубок отвода очищенного газа и патрубок слива конденсата. Работа устройства осуществляется следующим обра -.. зом, Газ по трубопроводу подается на вход саморегулирующегося клапана. где он, дросселируясь,.понижает свою температуру

so содержит направляющие шнека эавихрителя, которые выполнены в виде змеевика теплообменника, связанного одним концом с источником хладоносителя, другим — с дренажом, а в теле шнека со стороны входного торца выполнен глухой канал, во входном участке которого размещен подпружиненный поршеньреэонатор, выполненный в виде цилиндрического. ста ка на с заостренными кромками, выступа|ощими за торец шнека, и образующий с входным патрубком, выполненным в виде сверхзвукового сопла, гаэодинамический ультразвуковой излучатель, при этом полости каналов шнека сообщены с полостью глухого канала через отверстия, выполненные в боковой стенке последнего. 1 ил. до температуры, необходимой для о>кижения парообразных примесей, После дросселирования газ в виде дисперсного потока ожи>кенных примесей поступает на вход ф шнека, где закручивается, а возникающая у при этом центробежная сила отжимает ожиженные частицы на внутреннюю поверхность пористой втулки и т.д, Конденсация примесей, содержащихся 4 в газовом потоке, производится путем понижения температуры последнего при дросселировании, Это требует большого перепада д давлений на устройстве и, следовательно, сужает область применения устройства.

Так, например,.чтобы охладить воздух с t =

=20 до t = — 40 — -50 С, нужно давление на входе 250 — 300 кгс/см и на выходе 3 — 1

2 кгс/см, а такие газы, как водород и гелий, 2 при t t р.т., наоборот, нагреваются). Поскольку конденсирующиеся парообразные

1745303, примеси выделяются в виде мелкодисперсного тумана, то есть, размеры и масса скон-. денсированных частиц малы, то воздействующие на них центробежные силы не могут обеспечить эффективную сепарацию этих частиц иэ газового потока;

Таким образом, устройство не обеспечивает эффективной очистки при низких ъ давлениях очищаемого газа (10-30 кгс/см ), а для таких газов, как водород и гелий, не может быть применено без дополнительного охлаждения от других источников холода.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации паровой фазы влаги, содержащейся в газовом потоке.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с входным патрубком 2 и расположенным внутри корпуса шнеком-завихрителем 3, охватывающую выходной торец шнека 3 и выходной патрубок 4 камеру 5 осаждения. При этом направляющие 6 шнека-завихрителя выполнены в виде змеевика теплообмена, связанного одним концом с источником 7 подачи хладоагента, а другим — с дренажом.8. В теле шнека 3 выполнен глухой канал 9, на входном участке которого размещен подпружиненный пружиной 10 поршень-резонатор 11. Последний выполнен в виде стакана с заостренными кромками 12, выступающими за торец шнека 3, и образует совместно с входным патрубком 2, выполненным в виде сверхзвукового сопла, гаэодинамический ультразвуковой излучатель, Полости каналов 13 шнека сообщены с полостью глухого канала 9 через отверстия

14, выполненные. в его боковой стенке. Параметры поршня-резонатора при этом определяются из соотношения

f— с

1 где с — скорость звука в газе, который продувается через сопло;

3 — глубина стакана (поршня-резонатора);

d — внутренний диаметр стакана.

Камера 5 осаждения выполнена со сливным патрубком 15, а источник 7 подачи хладоагента выполнен с вентилем 16 выдачи.

Устройство работает следующим образом.

Влажный газ подается на вход патрубка

2, в сопле которого он разгоняется до сверхзвуковой скорости и взаимодействует с поршнем-резонатором 11, возбуждая в нем низкочастотные ультразвуковые f = 18 — 20 кГц колебания с частотой, определяемой параметрами резонатора и равной

В это время из криогенной емкости 7, заправленной жидким азотом, через открытый вентиль 16 (вентиль 17

5 закрыт) жидкий азот подается в.каналы направляющих.6, где он, испаряясь, охлаждает стенки канала 13 до низкой температуры и сбрасывается в атмосферу. Влажный газ с выхода резонатора 11 попадает в каналы 13

10 шнека-завихрителя 3, На некотором расстоянии от входа в каналы 13 влажный газ, например водород, охлаждается холодными стенками каналов до температуры конденсации отделяемой примеси, например па15 ров воды, Происходит конденсация паров примеси в газовом потоке. При этом поршень-резонатор 11 возбуждает в объеме глухого канала 9 ультразвуковые пульсации давления, которые через отверстия 14 пере20 даются в полости. каналов 13, Пульсации давления в каналах шнеказавихрителя существенно интенсифицируют процесс конденсации, так как в течение половины периода колебаний давления оно

25 становится ниже давления насыщения,. а пар переходит в метастабильное состояние.

Метастабипьное состояние для реальных паров, содержащих механические примеси (например, частицы, являющиеся реэульта30 том износа оборудования), является неустойчивым и приводит к лавинообразной конденсации паров. Во вторую половину периода колебаний давление пара становится выше давления насыщения, однако ввиду

35 медленности процессов испарения (no сравнению со скоростью колебаний давления) испарение капли произойти не может, Первоначально мелкодисперсные капли жидкости под действием давления ниэкоча40 стотной ультразвуковой волны, проникающей в каналы 13 шнека-эавихрителя 3 через отверстия .14 в стенках глухого канала 9; начинают совершать колебательные движения с частотой f в пространстве каналов

45 шнека-завихрителя.

Таким образом, на спиралеобразную траекторию движения микроскопических частиц накладываются колебательные с частотой f перемещения. в результате чего

50 капля попадает в зоны переохлажденного (мстастабильного) пара и вызывает интенсификацию процесса конденсации становится ядром конденсации.

Таким образом, описанные эффекты:

55 и-кратная реализация метастабильного состояния пара, где n — число порядка отношения длины канала шнека-завихрителя L к произведению скорости движения газа по каналу на период ультразвуковых колебаний и колебательное движение капли около

1745303

5 спиралеобразной траектории существенно интенсифицируют процесс роста капель, то есть, осушку газа.

Полученные, таким образом, капли жидкости под действием центробежных сил, 5 возникающих в результате движения дис- персного потока по винтовым каналам 13 шнека -3, перемещаются к периферии последнего, и при выходе потока в камеру осаждения 5 отбрасываются к ее стенкам и 10 удаляются через сливной патрубок 15. Очищенный газ поступает в выходной патрубок

4.

Таким образом. использование изобретения позволяет повысить эффективность 15 очистки газа эа счет интенсификации.процессов конденсации и коагуляции, расширить диапазон очищаемых газовых потоков как по давлению, так и по роду очищаемых газов, за счет возможности получения более 20 низких температур.

Формула изобретения

Устройство для очиСтки газовых потоков от парообразных примесей, содержа,25 щее цилиндрический корпус с входным патрубком и расположенным внутри корпуса шнеком-завихрителем, выходной патрубок и охватывающую выходной .торец шнека и выходной патрубок камеру осаждения, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации паровой фазы влаги, содержащейся в газовом потоке, направляющие шнека-завихрителя выполнены в виде змеевика теплообменника, соединенного одним концом с источником хладоносителя, другим — с дренажом, а в шнеке со стороны входного торца выполнен глухой канал с размещенным во.входном. участке подпружиненным поршнем-резонатором, выполненным в виде цилиндрического стакана с заостренными кромками, выступающими за торец шнека, и образующим с входным патрубком, выполненным в .виде сверхзвукового. сопла, гаэодинамический ультразвуковой излучатель, при этом полости каналов шнека сообщены с полостью глухого канала через отверстия, выполненные в боковой стенке последнего.

1745303

Составитель M.Áåðåæíîé

Техред ММоргентал Корректор Т,Палий

Редактор M.Áëàíàð

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

Заказ 2342 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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