Устройство для контакта газа и жидкости

 

Использование: в контактном теплообменнике между газом и жидкостью. Сущность изобретения: устройство содержит установленные соосно в корпусе с зазором на полом приводном валу с образованием кольцевого канала перфорированный и пористый барабаны, а также охватывающий перфорированный барабан перфорированный статор, отверстия которого выполнены в плоскостях отверстий перфорированного барабана с окружным шагом неравным и некратным окружному шагу отверстий перфорированного барабана, патрубки подачи и отвода жидкости, размещенные с противоположных сторон кольцевого канала, патрубок подачи газа в зазор между корпусом и перфорированным барабаном и патрубок отвода газа из полости вала. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции оборудования для контактного тепломассообмена между газом и жидкостью.

Известно устройство для контакта газа и жидкости, содержащее установленные соосно в корпусе с зазором на полом приводном валу с образованием кольцевого канала перфорированный и пористый барабаны, патрубки подачи и отвода жидкости, размещенные с противоположных сторон кольцевого канала, патрубок подачи газа в зазор между корпусом и перфорированным барабаном и патрубок отвода газа из полости вала (Квасенков О.И. Разработка оборудования на базе барботажного тепломассообменного устройства Сб. тезисов докладов республиканской научно-технической конференции "Проблемы энергетики теплотехнологии в отраслях АПК, перерабатывающих растительное сырье", 20-21 января 1994 г. Биоларус, с.50-52).

Недостатком этого устройства является экстенсивность тепломассообмена.

Задачей изобретения является создание в зоне контакта фаз интенсифицирующих тепломассообмена ультразвуковых колебаний.

Для достижения поставленной задачи устройство для контакта газа и жидкости, содержащее установленные соосно в корпусе с зазором на полом приводном валу с образованием кольцевого канала перфорированный и пористый барабаны, патрубки подачи и отвода жидкости, размещенные с противоположных сторон кольцевого канала, патрубок подачи газа в зазор между корпусом и перфорированным барабаном и патрубок отвода газа из полости вала, согласно изобретению, снабжено перфорированным статором, охватывающим перфорированный барабан, отверстия перфорации которого выполнены в плоскостях отверстий перфорированного барабана с окружным шагом, неравным и некратным окружному шагу отверстий перфорированного барабана.

Это позволяет создать кавитационное изменение давления в пленке жидкой фазы за счет турбулентного срыва газовой фазы с выходов отверстий перфорированного барабана, периодически перекрываемых статором, что интенсифицирует тепломассообмен в зоне контакта фаз за счет уменьшения толщины пограничного слоя под действием ультразвука.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез: на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство для контакта газа и жидкости содержит корпус 1, установленные соосно в корпусе 1 на полом приводном валу 2 с зазором 3 перфорированный 4 и пористый 5 барабаны, смонтированные с образованием кольцевого канала 6, патрубки 7 и 8 подачи и отвода жидкости соответственно расположенные с противоположных сторон кольцевого канала 6, патрубок 9 подачи газа в зазор 3, патрубок 10 отвода газа из полости вала 2 и перфорированный статор 11, охватывающий перфорированный барабан 4. Отверстия 12 статора 11 и отверстия 13 перфорированного барабана 4 выполнены в одинаковых плоскостях с различным и некратным окружным шагом по соосным окружностям.

Устройство работает следующим образом.

Вал 2 приводят во вращение совместно с барабанами 4 и 5. По патрубку 7 в кольцевой канал 6 подают жидкость. Под действием поля центробежных сил жидкость распределяется в виде пленки на внутренней стороне перфорированного барабана 4. По патрубку 9 в зазор 3 подают газовую фазу по давлением, превосходящим давление жидкости на внутреннюю поверхность перфорированного барабана 4. Это исключает стекание жидкости из перфорированного барабана 4 при совпадении его отверстий 13 с отверстиями 12 статора 11 и обеспечивает барботирование газовой фазы в жидкую. При проходе через совпавшие отверстия 12 и 13 статора 11 и перфорированного барабана 4 возникает локальное повышение давления в пленке жидкой фазы в зоне вдува в нее газовой фазы. При перекрытии этих отверстий в процессе поворота барабана 4 в статоре 11 возникает локальное разрежение в зоне турбулентного срыва пузырька газовой фазы на выходе из отверстий 12 и 13 с образованием и схлопыванием кавитационной полости. В результате в зоне контакта фаз возникают колебания давления ультразвуковой частоты, интенсифицирующие тепломассообменные процессы. Далее пузырьки газовой фазы перемещаются через пленку жидкой фазы в осевую часть устройства, осуществляя турбулизацию течения пленки жидкости. Одновременно кавитационное изменение давления в зоне контакта фаз приводит к периодическому сжатию и расширению пузырьков газовой фазы, а высокая скорость их вдува в поле центробежных сил приводит к возникновению тороидальных течений в самих пузырьках. Это ускоряет обновление поверхности фаз и интенсифицирует тепломассообмен. Кроме того, в результате ультразвукового воздействия на поверхность контакта фаз происходит уменьшение толщины пограничного ламинарного слоя, что дополнительно интенсифицирует тепломассообменные процессы. Взаимодействие жидкой фазы с газовой происходит по мере ее перемещения через кольцевой канал 6 до патрубка 8 отвода жидкости. Взаимодействие газовой фазы с жидкой происходит в процессе всплытия пузырьков в пленке жидкой фазы. Далее газовая фаза поступает в осевую часть кольцевого канала 6, проходит через пористый барабан 5, на котором фильтруются выносимые из пленки брызги жидкой фазы, поступает в полость вала 2, далее в патрубок 10 отвода газа. Отфильтрованные брызги жидкой фазы по мере накопления и коагуляции возвращаются в пленку жидкости под действием поля центробежных сил.

Таким образом, предлагаемое устройство для контакта газа и жидкости позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы.

Формула изобретения

Устройство для контакта газа и жидкости, содержащее установленные соосно в корпусе с зазорами на полом приводном валу с образованием кольцевого канала перфорированный и пористый барабаны, а также патрубки подачи и отвода жидкости, размещенные с противоположных сторон кольцевого канала, патрубок подачи газа в зазор между корпусом и перфорированным барабаном и патрубок отвода газа из полости вала, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированным статором, охватывающим перфорированный барабан, оси отверстий перфорации которого выполнены в плоскостях осей отверстий перфорированного барабана с окружным шагом, не равным и не кратным окружному шагу отверстий перфорированного барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2