Акустический газопромыватель

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник. Ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_с к ширине ячейки b_с находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c=1,5...1,8. Тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_T к диаметру отверстий d_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/d_O=0,5...1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_T к ширине щелей b_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/b_O=0,8...1,5. Отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин: H/D=4,0...6,5, отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2...1,25, а отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=2,0...2,5. Оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости. Корпус выполнен в виде стакана с днищем с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели. Воздух подается через штуцер в корпусе к отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°-60°. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.: Энергоатомиздат, 1983 г., стр.103, рис.4.21 (прототип), содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки со стабилизатором, форсунку для периодического орошения завихрителя и шламосборник.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.

Это достигается тем, что в газопромывателе, содержащем корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c=1,5...1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_T к диаметру отверстий d_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/d_O=0,5...1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_T к ширине щелей b_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/b_O=0,8...1,5, при этом отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин: Н/D=4,0...6,5, а отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2...1,25, а отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин: D/ D₂=2,0...2,5, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе к отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 изображен общий вид газопромывателя, на фиг.2 - схема акустической форсунки.

Газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней 4, средней 5 и нижней 7 секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство 9 с акустической форсункой, по меньшей мере, одну тарелку 8 со стабилизатором 6, форсунку для периодического орошения тарелок 8 и шламосборник, причем на тарелках 8 дополнительно установлен вибратор (не показано). Ячейки стабилизатора 6 могут быть выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c=1,5...1,8. Тарелки 8 могут быть выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_T к диаметру отверстий d_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/d_O=0,5...1,5. Тарелки 8 могут быть выполнены щелевыми с отношением толщины тарелки h_T к ширине щелей b_O, находящимся в оптимальном интервале величин: h_T/b_O=0,8...1,5. Отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин: Н/D=4,0...6,5. Отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2...1,25. Отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=2,0...2,5.

В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая корпус 21, выполненный в виде стакана с днищем 22, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 14 с клиновой щелью 15 и соплом 10. Жидкость сначала поступает в кольцевой зазор 11 между внутренней поверхностью корпуса 21 и внешней поверхностью стакана 24, после чего по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, установленного соосно корпусу 21, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора, а затем поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 14 и внутренней поверхностью сопла 10.

Воздух подается через штуцер 16, расположенный соосно корпусу 21 форсунки, по трубке 12 с отверстием 17, отверстию 19, выполненному в клапане 18 соосно штуцеру 16, и отверстию 13 резонатора 14, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 15. Клиновая щель 15 расположена под углом по отношению к оси резонатора 14, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 18 взаимодействует с седлом 20, выполненным за одно целое с резонатором 14 и опирающимся на упругую прокладку 23, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 24 и седла 20. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 14 размещено винтовое направляющее устройство 26, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 25.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновой щелью 15 лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до оси канала 25 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

отношение диаметра d₂ сопла 10 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 14 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

отношение диаметра d₂ сопла 10 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до оси канала 25 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 13 резонатора 14 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновой щелью 15 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Акустический газопромыватель работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в корпус через ввод запыленного газового потока и встречает на своем пути тарелку 8, затем газы проходят через слой жидкости в виде пузырьков (пены), на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли. Аппарат работает в режиме мокрого пылеуловителя с провальной тарелкой, что уменьшает вероятность забивания отверстий тарелки 8 пылью, поскольку подвод газов в зону контакта с жидкостью и отвод из этой зоны осуществляется через одни и те же дырчатые или щелевые отверстия тарелок 8. Образование газожидкостной взвеси (пены) дополнительно усиливается созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости, расположенной на тарелках 8, за счет применения вибратора, что приводит к более интенсивному взаимодействию потоков газа и жидкости.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 17 трубки 12, затем отверстию 19, выполненному в клапане 18, и отверстию 13 резонатора 14, после чего поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 15. Жидкость по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 14. В результате прохождения резонатора 14 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Предлагаемый аппарат может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливания, охлаждения газов и их абсорбции. Эффективность предлагаемой конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92%...95%.

Акустический газопромыватель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин h_c/b_c=1,5...1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_T к диаметру отверстий d_O, находящимся в оптимальном интервале величин h₁/d_O=0,5...1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_T к ширине щелей b_O, находящимся в оптимальном интервале величин h_T/b_O=0,8...1,5, при этом отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин H/D=4,0...6,5, а отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин D/D₁=1,2...1,25, а отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин D/D₂=2,0...2,5, отличающийся тем, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распиливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе к отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30-60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.