Сеточная насадка

 

(72) Авторы изобретения

"--- ——

А. Г. Трифонов, А. А. Андрижиевский, А. А. Михалев(тч„.,-,: и Г. Г, Долженкова

С !

Г (73) Заявитель

Институт ядерной энергетики AH Белорусской CCP (54) СЕТОЧНАЯ HACAl1KA Изобретение о носится к химической . технологии и может быть использовано в .аппаратах очистки газа путем его непо- средственного контакта с жидкостью.

Известны высокопроизводительные прямоточные (по направлению движения

5 жидкости и газа) устройства, предназначенные для мокрой очистки газа от мелких твердых примесей, основанные. на использовании эффекта инерционного или турI0 булентно-инерционного осаждения примесных частиц на капельной жидкости. К подобным устройствам относится труба Вентури, в которой используются нитчатые элементы, закрепленные на стенках горловины и диффузора, с целью повышения эффективности каплеулавливания и увеличения разности скоростей между газом и чистящей жидкостью (11.

Известны также прямоточные очисти- З, тели. газа, состояшие из нескольких последовательных ступеней, Очистка Газа в таких устройствах происходит на смоченных жидкостью решетках $2)..

Однако вследствие неполного использования контактного объема (место контакта жидкости и газа) известные устройства имеют значительные размеры.

Известна сеточная насадка, содержащая последовательно расположенные слои проволочной решетки. В устройстве, содержажем такую насадку очистка газа or npu) месей производится посредством орошаюшей жидкости, которая задерживается в узлах проволочной решетки f3).

Недостатком этой конструкции является малоэффективное использование всей поверхности проволочной решетки при оп ределенных соотношениях параметров на» садки: между ее типом (количество проволок, сходяшихся в одном узле), размером (шаг между отдельными узлами) и скоростью газа в свободном сечении насадки.

Так, например, при большой скорости газа, малом количестве сходящихся в одном узле проволок и большом шаге решетки возможны случаи осушения части фильтра вследствие уноса орошаемой жидкости. С

8501

apyroR стороны, при малых скоростях rai за, большом количестве проволок, сходяшихся в отдельном узле и малом шаге решетки возможно затопление части фильтра вследствие действия сил поверхност- 5 ного натяжения. В обоих случаях снижается эффективность процесса взаимодействия между жидкостью и газом, и соответственно эффективность очисгк41 последнего от примесных частиц. 10

21ель изобретения — повыше ие эффективности очистки газа за счет увеличения интенсивности взаимодействия между очишаемым газом и чистящей жидкостью.

Указанная цель достигается тем, что отношение расстояния шага между узлами решетки к диаметру капли жидкости выбирается больше или равным 1, отношение расстояния между слоями решеток к диаметру капли выбирается больше или равным 2, а чйсло проволок, сходящихся в узле решетки, определяется по форл4уле

84 4. аметр капли ДК . Этот анализ показывает, что существуег определенный размер капли, когда эффективность осаждения мелких частиц из газа на поверхности жидкости будет максимальной.

На основе (вьбирается максимально возможная скорость потока газа (а д )о5 (75 î 5)77 где дК =0,002 м

Ж =7 5 - значение числа Вебера.

Йалее находится сила сопротивления капли потоку газа

F = y Kd» ЯгФ 4, Л14 ооои тР К 4 2 = 77

- — 15- 7,54.1о" Н, (тр+ и ) Где 1 — число проволок, сходящихся в узле решетки; р р — соответственно сила

ТР и" трения капли о газовый

30 поток и внешняя сила;

Д - протяженность линии, ограничивающей поверхность смачивания прово35 локи каплей; (> - коэффициент поверхностного натяжения.

На фиг. 1 представлен вариант выполнения сетчатой насадки, в котором эле40 ментом решетки является квадрат; на фиг. 2 — то же, с треугольной формой элементов решетки; на фиг. Э вЂ” то же, с квадратной формой элементов решетки.

Насадка состоит из проволочной решетки с узлами 1 °

Пример выбора конкретных характеристик сеточной насадки можно рассмотреть на системе вода-воздух (rae чистящая жидкость — вода, а очищаемый гаэ — воз«

50 .дух) при нормальных условиях (температура 20 С; давление 1 агм; поверхностное о натяжение жидкости (3- 4, 0,07З Н/м; плотность жидкости ) К =998 кг/м ; плОтнОсть газа 3 1 кг/м s вязкости газа 40 -1,8 -.сЯ "< fl< С; ускорение свободного падения f =-9,81 м/с ).

Из .анализа взаимодействия между капельной жидкостью и газом выбирается asгде — кОэффициент сопротивления От» К дельной дефармируемой и дробящейся капли

Зля .расчетов можно взять

PK=O,265Ù ) =

/0,02 (,245 0,25

О, 265 1т-.— „ — - — 5 - 4 77

Внешняя сила, равная весу капли,равна

314 (ой

Из баланса сил, действующих на каплю, определяется требуемая сила паверхностнаго натяжения жидкости в узле проволоч най рвшегкн

ПН тР ЬН=9 о -42 <о =7, 0 Н, при этом необходимо отметить, что знак при F зависит ог направления силы.

В свою очередь

=g ° AG

880184 G часть проволочной насадки и удерживаются в узлах решетки. . При диаметре капли, соответствующем числу Вебера, меньшему критического значения 7,5 происходит, увеличение размеров капля за счет притока орошаемой жндкос ги. При этом сила поверхностного натяже/ ния превышает силу трения сапли о га зовый поток, следовательно, капля жидкости не разрушается и не уносится потоком.

По мере того как увеличиваегся диаметр капли, возрастаег и скорость газа в сечении насадки, Pocr диаметра капли н скорости газа может привести к такой ситуации, что число Вебера будет больше критического, следовательно, капля жидкости распадается и часть жидкости уносится потоком.

При наличии таких двух конкурирующих процессов (рост капли и унос части жидкости) йа сетчатой насадке устанавливается такое равновесие, что во всех узлах насадки находятся капли заранее заданньго размера. За счет гого, что жидкость постоянно поступает на узлы решетки и омывает их, происходит непрерывный унос примесных частиц, перешедших из газа в жидкость. Такой . процесс препятствует забиванию сеточной насадки.

З0 Использование предлагаемой насадки для тепло-массообменных аппаратов с непосредственным контактом между жидкостью и газом, в частности для мокрой очистки газа, позволит наиболее оптимальным образом выбрать габариты конструкции и повысить эффективность очистки. откуда где для хорошо смачиваемой проволоки можйо ваять О = 2dg- . Полученное значение » округляется в большую сторону 2,43)+ 1=3, т.е. подходит проволочная,щ сетка с шагом не менее 0,002 м, где элемент решетки правильный треугольник (фиг. 2) или квадрат (фиг. 3). При этом предполагается, что диаметр проволоки намного меньше диаметра капли. 15

По элементу решетки выбирается живое сечение для потока газа. Например, для шага решетки, равного диаметру капли1 живое сечение Ч = (1 — ®) для квадратного элемента (фиг. 3) и (=(1-, -) щ для треугольного элемента (фиг.. 2).

Qanee из полного расхода газа определяется общее сечение сеточной насадки б д. (Сечение камеры, где устанавливается насадка 25 .

S = — ю

Ц Рг "г где бг - полный массовый расход газа, кт/с.

Отношение расстояния между отдел ьными слоями сеточной насадки к диаметру капли выбирается большим или равным 2, 35 чтобы избежать экранировки капель друг другом. Общее количество проволочных решеток определяется из последовательного рассмотрения эффективности очистки для

40 каждой отдельно взятой решетки. Аналогичный расчет для системы вода-пар на линии насыщения (температура 100ОС;

:давление 1 атме б =0,059 Н/м

Рф =958 кг/м ; р =0,598 кгlм °

r 45

,(.=1,2 10 Оа С ) и выбранном д» =0,002 м, дает g =5, т..е. в узле решетКи должно сходиться не менее пяти пр оволок.

Предлагаемая сеточная насадка работает следующим образом.

Разбрызгиваемая перед насадкой жидкость под действием сил поверхностного натяжения - собирается на сеточной насад-. ке в виде тонкой пленки, которая в дальнейшем распадаегся на ряд деформируемых капель. Под действием динамического напора газа капли смещаются на заднюю

Fq< 7,< 1O -< И tl6 2O,ОО2 О07> 44 формула изобретения

Сеточная насадка, содержащая последовательно расположенные слои проволочной решетки, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа за счет увеличения интенсивности взаимодействия между газом и жидкостью, отношение расстояния (шага) между узлами решетки к диаметру капли жидкости выбирается больше или равным 1, о ношение расстояния между слоями ре - » щеток к диаметру капли принимается больше или равным 2, а число проволок, схо-. дящихся в узле решетки, определяется по ° формуле

Пи

FsH

П7 85018 число проволок, сходящихся в узле решетки; снла трения капли о газовый поток и действующая на каплю внешняя сила соответственно; протяженность линии, ограничивающей поверхность смачивания проволоки ка тлей; коэффициент повсрхностного натяжения. 10

4 8

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидегепьсгво СССР

Мо 480430, кл. В 012 47/10, 1973.

2. Патент Франции% 2127497„ кл. В 01 D 47/00.

3. Патент Франции Ло 2368291, кл. В 01.0 47/06.

Составитель Л. Эпштейн

Редактор В. Матюхина Техред М. Рейвес Корректор С., Корниенко

Заказ 6180/8 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственно .о комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4