Циклонный уловитель

 

Использование: для очистки газов. Сущность изобретения завихрительная розетка 2 выполнена с углом раскрытия 90° и установлена с возможностью вращения. В корпусе концентрично установлен полый сердечник 7, входной конец которого имеет конический обтекатель 8, прикрепленный своей вершиной к ступице завихрительной розетки 2 Наклонные сопла 10 для ввода вспомогательного закрученного потока на боковой цилиндрической поверхности сердечника 7 диаметрально противоположны и выполнены в виде просечек. Угол наклона сопел 10 и угол при вершине обтекателя 8 равны углу наклона к оси корпуса лопаток 3 завихрителя. 1 з. п. ф.. 2 ил. w fe VJ 41 ел со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 45/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.2

1 ь (21) 4798648/26 (22) 04.03,90 (46) 15 11.92. Бюл. 1Ф 42 (71) Рубежанский химзавод "Заря" и Рубе. жанский филиал Днепропетровского химико-технологического института им. Ф.З. Дзержинского (72) М. А. Бренер, В. И. Шабрацкий, 3. Н.

Мемедляев, В. Г. Тимко и А. Н. Чернышов (56) Авторское свидетельство СССР

М 434964, кл. В 01 0 45/12, 1971. (54) ЦИКЛОННЬ1И УЛОВИТЕЛЬ (57) Использование: для очистки газов. Сущность изобретения: завихрительная розетка.,. Ж 1775138 А1

2 выполнена с углом раскрытия 90 < Рс180 и установлена с возможностью вращения. В корпусе концентрично установлен полый сердечник 7, входной конец которого имеет конический обтекатель 8, прикрепленный своей вершиной к ступице завихрительной розетки 2 Наклонные сопла 10 для авода вспомогательного закрученного потока на боковой цилиндрической поверхности сердечника 7 диаметрально противоположны и выполнены в виде просечек. Угол наклона сопел 10 и угол при вершине обтекателя 8 равны углу наклона к оси корпуса лопаток 3 завихрителя. 1 з. и. ф.. 2 ил.

1775138

Изобретение относится к технике очистки газов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других, смежных с ними отраслях промышленности, Цель изобретения — повышение эффективности очистки газа и снижение гидравлического сопротивления.

Поставленная цель достигается циклонным уловителем, содержащим корпус, установленный на его входном открытом торце завихритель с наклонными к оси корпуса лопатками, полый осевой сердечник с коническим обтекателем на входном конце и наклонными соплами для ввода вспомогательного закрученного потока на боковой поверхности, расположенную снаружи корпуса и сообщающуюся с его полостью через расположенные по многозэходной винтовой линии щели, выполненные в стенке корпуса, камеру отвода отдельных частиц, в котором, согласно изобретению. завихритель выполнен в виде розетки с осевой ступицей и углом раскрытия Р, имеющим величину 90 < /<180Î. щели в стенке корпуса выполнены непрерывными, сердечник выполнен цилиндрическим с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, его сопла выполнены в виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника, вершина конического обтекателя присоединена к ступице завихрителя, при этом угол наклона сопел и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток эавихритеия, Целесообразно эавихритель установить с возможностью вращения.

Циклонный уловитель такой конструкции позволяет повысить эффективность очистки газа и снизить его гидравлическое сопротивление благодаря тому, что прохрдное сечение межлопастного канала, образованного фронтальной и тыльной поверхностями соседних лопаток, расположенных наклонно к оси корпуса, увеличено за счет увеличения его протяженности при расположении розетки с углом раскрытия Р, имеющим величину 90О< Р <180О. При таком выполнении розетки гидравлическое сопротивление уловителя, в значительной мере теряемое именно на преодоление узла закручивания газожидкостного потока, будет меньше такового у прототипа при прочих равных условиях и при сохранении одинакового диаметра корпуса у обоих устройств. Расширение указанного интервала нецелесообразно. Так, угол равный или менее 90 предполагает с целью сохранения

15

30 батываемого газожидкостного потока на лопатке, а, в соответствии с этим, снижается

35 гидравлическое сопротивление уловителя в целом

55 постоянства гидравлического сопротивления и сохранения проходного сечения межлопэстного канала увеличивать угол наклона лопатки к оси корпуса, что может вызвать недостаточную степень закручива,ния газожидкостного потока при переменных нагрузках и снизить сепарирующую способность, Кроме того, гидравлические потери уловителя при этом в значительной степени будут обусловлены силами трения газожидкостного потока о стенки корпуса.

Угол раскрытия, равный 180О, принадлежит прототипу, то есть такое выполнение эавихрительной розетки окажет влияние на снижение гидравлических потерь лишь в случае изменения диаметра корпуса в совокупности с изменением угла наклона лопаток к оси корпуса. Увеличение угла раскрытия более 180О приведет к обратному эффекту— центростремительному движению газожидкостного потока после завихрителя, не обеспечивающего условиям сепарации в поле центробежных сил.

Возможность вращения завихрителя создает дополнительный эффект снижения гидравлических потерь на преодоление местного сопротивления — перекрывающих сечение корпуса лопаток завихрительной розетки. Завихрительная розетка под воздействием ударной нагрузки газожидкостного потока приводится во вращение, при этом уменьшается время пребывания обраНаличие непрерывной многозаходной щели на образующей поверхности корпуса, имеющей направление наклона противоположное направлению наклона лопаток завихрительной розетки, способствует провалу жидкости за пределы корпуса уловителя в камеру отвода на всем протяжении возможного с любой. амплитудой движения закрученного газожидкостного потока и обеспечивает пересечение траектории последнего многократно (при двухэаходной щели — минимум дважды), при этом их взаимное пересечение, а значит и процесс удавливания (провал жидкости в щель) происходит и под углом, отличным от прямого.

Ширина щели в каждом конкретном случае определяется скоростью газового потока, количественной характеристикой находящейся в нем. жидкой фазы, а также числом щелей на участке длины корпуса, поэтому она выбирается эмпирически в зависимости от рабочих параметров.

Наличие в корпусе концентрично с кольцевым зазором установленного полого ци1775138

10 пленку жидкости

55 линдрического сердечника с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, с соплами, выполненными в виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника, причем вершина конического обтекателя присоединена к ступице завихрителя, а угол наклона сопел и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток завихрителя, в конечном итоге препятствует разрушению и срыву пленки вращающейся жидкости и ее частичному уносу основным вращающимся газовым потоком, чем обеспечивается повышение эффективности очистки газа, Дополнительный эффект при этом создается возможность ввода в зону сепарации при расширении технологических воэможностей устройства внешней энергии теплового потока, энергии потока, сдвигающего равновесие в системе газ (пар) — жидкость при пленочном их взаимодействии.

В центральной осевой части корпуса за завихрительной розеткой при работе уловителя образуется зона активного разряжения, в которую посредством перфорированного сердечника самопроизвольно или принудительно через его верхний торец, расположенный за пределами корпуса, вводится поток газа-носителя, распределяемый в зоне сепарации корпуса уловителя из попарно диаметрально противоположных отверстий в виде направленных струй, вовлекаемых в основной пристенный закрученный газовый поток и накладываемых на пленку движущейся вращательно-поступательно жидкости. В качестве газа-носителя может быть использован теппоноситель, газ с концентрацией по извлекаемому в основном процессе, например, десорбции, компоненту равной нулю, газ, вовлекаемый на рециркуляцию из газохода за уловителем и т.д.

Сохранение равногоугла наклонасопел в аиде просечек, угла при вершине обтекателя и угла наклона лопаток завихрителя обеспечивает параллельное, а значит, не пересекающееся направление движения основного и дополнительного потоков к стенке корпуса,-что не приводит к дополнительным гидравлическим потерям в зоне корпуса за эавихрителем.

Попарное диаметрально противоположное расположение сопел на сердечнике предполагает их минимально необходимое для равномерного распределения количество (в данном случае — минимум два) в одном ярусе с учетом влияния вращения сердечника, которое обеспечивается прикреплением конического обтекатепя к ступице вращающегося завихритепя. Равномерное распределение при этом газа-носителя в корпусе обеспечивается постоянно смещающимися в горизонтальном сечении при вращении сердечника направленными симметричными в каждом ярусе просечек струями.

Сохранение направления отверстий в виде просечек с направлением наклона лоflBToK завихрительной розетки при противоположном направлении вращения системы розетка-сердечник, обеспечивает полезный дополнительный крутящий момент на оси вращения и "навивание" подаваемого через сердечник газа-носителя на поверхностную

На фиг, 1 изображен предлагаемый циклонный уловитель, продольный разрез. На фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1.

Циклонный уловитель содержит цилиндрический корпус 1, размещенную в нем с воэможностью вращения завихрительную розетку 2, IlollBTKM 3 которой перекрывают сечение корпуса 1 и расположены наклонно к его оси под углом а установленную концентрично снаружи корпуса 1 камеру 4 отвода. На образующей поверхности корпуса 1 выполнена непрерывная многоэаходная наклонная щель 5, имеющая свое начало и окончание у торцов камеры 4 отвода, Завихрительная розетка 2 выполнена с углом Р раскрытия, имеющим величину

90О< /<180, а направление наклона наклонной щели 5 и лопаток 3 завихрительной розетки 2 взаимно противоположное. Внутри корпуса 1 концентрично с кольцевым зазором 6 установлен перфорированный сердечник 7, верхний торец которого расположен за пределами корпуса 1, а нижний торец имеет конический обтекатель 8 с углом Q при его вершине, равным углу а наклона лопаток 3 завихрительной розетки 2, и прикрепленный своей вершиной к ступице 9 завихрительной розетки 2, при этом перфорация сердечника 7 образована на ее цилиндрической поверхности расположенными попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника 7, отверстиями 10 в виде просечек, выполненных с направлением и под углом а к оси корпуса 1, равным таковым у лопаток 3 завихрительной розетки 2.

Циклонный уловитель работает следующим образом.

Сепарируемый газожидкостной поток поступает г корпус 1 через его нижнюю часть и, попадая в полость установленной с возможностью вращения завихрительной розетки 2, выполненной в виде установленных на ступице 9 лопаток 3, перекрывающих

1775138

35 сливаются в пленку, которая под действием центробежной силы проваливается через наклонную непрерывную многозаходную щель 5, расположенную на образующей.поверхности корпуса 1 и имеющую направле- 40 ние наклона взаимно противоположное направлению наклона лопаток 3 эавихрительной розетки 2, в камеру 4 отвода и вне поля центробежных сил сливается на ее дно, откуда через гидрозатвор {не показан) 45 покидает уловител ь.

При работе уловителя в центральной осевой части корпуса 1 за завихрительной розеткой 2 образуется зона активного разряжения, в которую посредством перфори- 50 рованного сердечника 7 через его верхний торец самопроизвольно или, при недостаточном расходе основного потока газа, принудительно из-эа пределов уловителя вводится газ-носитель, препятствующий 55 разрушению и срыву пленки вращающейся жидкости и ее частичному уносу основным вращающимся газовым потоком, а при расширении технологических возможностей сечение корпуса 1 и расположенных по углом а к его оси, причем угол Р раскрытия завихрительной розетки 2 имеет величину

90О< Р <180О, за счет кинетической энергии приводит во вращение завихрительную розетку 2 и на ее лопатках 3 приобретает вращател ьно-поступательное движение. За счет вращательного движения за вихрительной розетки 2 уменьшается время пребывания сепарируемого газожидкостного потока на лопатках 3, а, следовательно, снижаются и гидравлические потери на преодоление местного сопротивления — перекрывающих сечение корпуса 1 лопаток 3. Улучшению гидродинамической обстановки в зоне завихрительной розетки 2 способствует увеличение протяженности межлопастного канала для прохода гаэожидкостного потока при выполнении завихрительной розетки

2 с углом P раскрытия, имеющим величину

90О< Р <180О. Под действием центробежных сил капли жидкости вместе с газовым потоком отбрасываются на внутреннюю поверхность корпуса 1 и движутся вдоль нее по винтовой спирали.

Улавливание капель жидкости обеспечивается превышением времени пребывания газа в корпусе 1 над временем, необходимым для подхода капли к стенке корпуса 1, при этом на каплю жидкости, находящуюся в закрученном газовом потоке, в радиальном направлении действует центробежная сила и сила стоксового трения. Капли жидкости, двигаясь вращательно-поступательно на стенке корпуса

30 устройства, способствующий тепловой и/или диффузионной обработке основного потока газа или сепарируемой жидкости.

Газ-носитель распределяется в корпусе 1 через попарно диаметрально противоположные отверстия 10 в виде просечек, выполненных на цилиндрической поверхности сердечника 7 с направлением и.под углом а к оси корпуса, равным таковым у лопаток

3 завихрительной розетки 2. Равномерное распределение газа-носителя в корпусе 1 обеспечивается постоянно смещающимися в горизонтальном сечении направленными симметричными в каждом ярусе отверстий

10 струями при осевом вращении сердечника 7, которое обеспечивается прикреплением конического обтекателя 8 к ступице 9 вращающейся завихрительной розетки 2.

Вовлеченный в основной пристенный закрученный газовый поток, гаэ-носитель накладывается на пленку движущейся вращательно-поступательно жидкости, при этом воздействуя на нее и/или на основной поток газа принесенной с собой энергией, что способствует повышению эффективности работы уловителя.

Очищенный газовый поток продолжает восходящее движение и покидает пределы корпуса 1 уловителя в виде закрученного полого цилиндра.

Совместное вращательное движение завихрительной розетки 2 и перфорированного сердечника 7 может быть использовано в качестве движителя устройств механического разрушения поверхностного пенного слоя, например, в насадочных аппаратах с режимом эмульгирования или абсорберах при барботажном, струйном или пенном режиме их эксплуатации.

Таким образом, циклонный уловитель данной конструкции обеспечивает более полную очистку газа в широком диапазоне изменения доли жидкой фазы в газожидкостном потоке и переменной нагрузке по газовой фазе, а при сохранении размеров сепарационной камеры имеет, в сравнении с прототипом, на 20-30 меньшее гидравлическое сопротивление, что как и возможное расширение его технологических возможностей эа счет одновременного совмещения в одном устройстве процессов сепарирования и тепломассообмена повышает эффективность работы уловителя в целом.

Разработанный циклонный уловитель прост и надежен в эксплуатации предлагается к установке на десорбционно-абсорбционном оборудовании в процессах извлечения целевых продуктов из жидкого

1775138

Составитель М. Бренер

Техред M.Mîðãåíòàë .. Корректор Т Палий

Редактор

Заказ 4006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сырья и улавливания вредных компонентов газовых выбросов в атмосферу.

Формула изобретения

1. Циклонный уловитель, содержащий корпус, установленный на его входном открытом торце завихритель с наклонными к оси корпуса лопатками, полый осевой сердечник с коническим обтекателем на входном конце и наклонными соплами для ввода вспомогательного закрученного потока на боковой поверхности„ расположенную снаружи корпуса и сообщающуюся с его полостью через расположенные по многозаходной винтовой линии щели, выполненные в стенке корпуса. камеру отвода отделенных частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа и снижения гидравлического сопротивления, эалихритель выполнен в виде розетки с осевой ступицей и углом рас. крытия )3. имеющим величину 90< j3 <180О, щели в стенке корпуса выполнены непре5 рывными, сердечник выполнен цилиндрическим с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, его сопла выполнены в виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных

10 сторонах сердечника, вершина конического обтекателя присоединена к ступице завихрителя, при этом угол наклона сопл и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток завихрителя.

15 2, Уловитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что эавихритель установлен с возможностью вращения.