CN100586525C - 平面网板填料式错流型超重力旋转床及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了平面网板填料式错流型超重力旋转床及其应用。该旋转床包括有旋转床壳体、电机、转轴；位于壳体内的转轴为空心结构，转轴中间插有开孔的中间水管，水管设有进液口，转轴布有小孔。平面网板固定在转轴上，平面网板水平放置，网板之间保持轴向间距。该种平面网板填料旋转床可以达到强化气液间传质、传热和提高除尘效率，又可以避免产生高的气体阻力损失，可以在较低的气体阻力条件下，获得较高的传热、传质系数和较高的除尘效率，在工业中有普遍推广应用的价值。

Description

平面网板填料式错流型超重力旋转床及其应用

技术领域

本发明涉及一种强化旋转床，特别涉及一种以间隔分置平面网板为填料的错流型超重力旋转床及其在强化传热、传质和除尘的应用。

背景技术

现有的超重力旋转床有多种形式，其中同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器(专利号为ZL95214611.8)，板式旋膜气液传质反应装置(专利号为ZL95106281.6)，气体轴流型旋转填料床气液传热传质装置(专利号为ZL97212054.8)等。

发明专利错流型旋转床超重力场装置95107423.7中，转子上的叶轮、环状填料层和除雾段依次装在圆筒形转壳内，与轴固定连接，一并作旋转运动，转子上均布有孔，气体进入机壳内从填料层前端进入由后端排出，与液体错流接触。

实用新型专利200420092277.3多层强化传质的超重力除尘脱硫机，转子上固定的填料，由轴向多层环形填料组成，填料层与填料层中间有环形空隙；轴向填料层之间的环形空隙中，设有防旋风挡板，挡板与机壳相连；各填料层外缘设有动密封片。

气液错流型超重力旋转床(ZL97212054.8)工作时，液体从中心进水管的小孔喷出，被开孔的转轴甩到转筒中；运动的液滴碰到高速旋转的转筒内表面，液滴在旋转转筒的内表面上铺展成为液膜；在离心力的作用下，液膜透过转筒的开孔，被转筒上的丝网撕裂，在表面张力的作用下收缩成微液滴，进入喷雾区；多级雾化超重力旋转床中高度雾化的微小液滴表面积比传统设备中液体的表面积增大了一个数量级以上，因而使得多级雾化超重力旋转床的传热效率和除尘效率比传统的设备大大提高，另外，由于微小液滴的内循环剧烈并且表面更新速度快，传质速度得到了比较大的提高。这就是多级雾化超重力旋转床的传热、传质和除尘强化的机理。

由于随着液滴从中心部分向外部运动过程中，单位体积微元内的液滴数量减少(与半径的平方成反比)；同时不同直经的液滴产生的加速度不同，液滴之间不停的碰合，液滴直径增大。这样，限制了多级雾化超重力旋转床液滴表面积及其传热、传质和除尘效率的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于继续保留错流型超重力旋转床气体阻力小的优点，通过网板填料来提高气液间的传质、传热系数和除尘效率，提供一种平面网板填料式错流型超重力旋转床。

本发明的另一目的在于提供上述平面网板填料式错流型超重力旋转床在传质、传热和除尘中的应用。

本发明的技术目的可以通过下述技术方案实现：

平面网板填料式错流型超重力旋转床，包括旋转床壳体、电机、转轴；转轴位于筒形壳体中心，与电机连接，壳体上设有进气口、出气口和出液口；所述位于壳体内的转轴为空心结构，转轴中间插有开孔的中间水管，水管设有进液口，转轴布有小孔，至少3个以上的平面网板固定在转轴上，平面网板水平设置，网板之间保持轴向间距。

为进一步实现本发明目的，有益的是，所述的平面网板用焊接的方法固定在转筒上，或者所述的平面网板用螺栓紧固的方法固定在转轴上。

有益的是，所述的转轴为多孔的无缝不锈钢钢管、钛管；多孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料和玻璃钢制作；或者采用碳钢、不锈钢结构骨架复合PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料和玻璃钢的材料制作。

有益的是，所述的平面网板以不锈钢、钛的金属结构或PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢为骨架，上面布置不锈钢丝网、钛网或PP、PE丝网。所述的平面网板为密布小孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢平板或者以不锈钢、碳钢结构为骨架的密布小孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢平板。所述的平面网板轴向间距为10～200mm。

平面网板填料式错流型超重力旋转床在强化传热、传质和除尘的应用：来自转轴内的液体随转轴转动，在离心力的作用下，经转轴上的孔进入位于平面网板之间的旋转床喷雾区，液滴随轴向气流携带作轴向运动，在旋转平面网板上被捕获，并在离心力的作用下，在旋转平面网板上铺展成沿径向高速运动的微薄液膜层，与通过旋转平面网板孔隙的轴向气流产生强烈的湍流碰撞，强化气液之间的传热传质，铺展开的液膜对气流中间的粉尘颗粒有高效的捕集作用，达到强化除尘的目的。

本发明采用水平网板作为错流型旋转床的填料，水平网板间隔分置固定在转轴上。进入喷雾区的微小液滴，受到重力和气流曳力的作用，在气流的携带下沿轴向上升，部分液滴碰到平面网板；在离心力的作用下，在网板上表面上进行一次雾化，铺展成沿径向高速运动的微薄液膜层或雾化成更微小的液滴，与通过旋转平面网板孔隙的轴向气流产生强烈的湍流碰撞产生更小的液滴；同时，产生的更小的液滴在气流曳力的作用下，与上一级水平网板碰撞，在网板上二次雾化，铺展成微薄液膜层或雾化成更微小的液滴，与轴向气流产生强烈的湍流碰撞。进一步提高气液两相的接触面积和液膜的表面更新速度，铺展开的液膜对气流中间的粉尘颗粒有高效的捕集作用，达到强化除尘的目的。

水平网板填料式错流型超重力旋转床在保留了错流型旋转填料床装置气体阻力低的优点的基础上，通过采用平面网板填料的方法，进一步强化气液两相间的传质、传热和脱除气体中的粉尘颗粒。

本发明相对现有技术具有如下的优点和效果：在转轴上放置的平面网板填料由于开孔率大，对流体的阻力较小，而利用液滴在丝网上铺展成的高速液膜与气流在通过平面网板时产生强烈的湍流，强化气液之间的传质传热；平面网板和液滴对气体中的尘粒有强烈的捕集作用。这样，实现了通过网板填料来强化气液两相间传质、传热和除尘的目的。而且由于平面网板直接固定在转轴上，而不是在转轴上设置转筒，再将平面网板固定在转筒上，有利于简化旋转床结构，也有利于来自转轴的液体离心雾化效率的提高，进而提高气液两相间传质、传热和除尘效率。

附图说明

图1为带间隔平面网板填料式错流型超重力旋转床的结构示意图；

图2A为一种不锈钢结构上固定两层不锈钢丝网的网板结构示意图；

图2B为一种玻璃钢内衬不锈钢骨架制的多孔网板结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

图1示出了本发明间隔平面网板填料式的错流型超重力旋转床的一种结构形式。如图1所示，间隔平面网板填料式的错流型超重力旋转床包括壳体8、转轴9、平面网板7、电机1和旋转除雾器4，旋转除雾器4通过焊接或螺栓固定的方式固定在转轴9上。转轴9位于筒形壳体8中心，与电机1连接，壳体8下端分别设有进气口2和出液口10，上端设有出气口5；位于壳体内的转轴是多孔的不锈钢无缝管，也可选用钛材的无缝管。转轴9为空心结构，上端设有进液口6，转轴9布有小孔，多块平面网板9固定在转轴9上，平面网板水平设置，平面网板之间保持轴向间距。一般来说，根据壳体8的尺寸以及平面网板的数量，平面网板轴向间距可在10～200mm之间调整。

如图2A所示，平面网板用不锈钢为骨架，也可用钛材为骨架，骨架上面布置不锈钢丝网或钛丝网，平面网板7垂直于转轴9，呈水平布置，在转轴9上间隔分置安装，共有9个平面网板，平面网板间隔距离60mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过螺栓固定在转轴的肋上。

旋转床工作时，液体从中心进水管的小孔喷出，被开孔的转轴甩到喷雾区；进入喷雾区的微小液滴，受到重力和气流曳力的作用，在气流的携带下沿轴向上升，部分液滴碰到平面网板；在离心力的作用下，在网板上表面上进行一次雾化，铺展成沿径向高速运动的微薄液膜层或雾化成更微小的液滴，与通过旋转平面网板孔隙的轴向气流产生强烈的湍流碰撞产生更小的液滴；同时，产生的更小的液滴在气流曳力的作用下，与上一级水平网板碰撞，在网板上二次雾化，铺展成微薄液膜层或雾化成更微小的液滴，与轴向气流产生强烈的湍流碰撞，进一步提高气液两相的接触面积和液膜的表面更新速度，铺展开的液膜对气流中间的粉尘颗粒有高效的捕集作用，达到强化除尘的目的。

经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种间隔平面网板填料式的错流型超重力旋转床的总的传热系数提高了8％，总传质系数提高了10％，除尘效率提高20％。

由于平面网板直接固定在转轴上，与带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床相比，由于没有转筒，旋转床的结构大大简化，网板安装方便，便于可以使用规整填料。液体从中心进水管的小孔喷出，被开孔的转轴甩到喷雾区；进入喷雾区的微小液滴，受到重力和气流曳力的作用，在网板之间重复进行多次雾化，铺展成微薄液膜层或雾化成更微小的液滴，与轴向气流产生强烈的湍流碰撞，达到强化传质、传热和除尘的目的。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例共有3个平面网板9，平面网板以PP为骨架，上面布置PE丝网制作；平面网板间隔距离200mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过焊接固定在转筒上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种带间隔分置平面网板的强化多级雾化超重力旋转床的总的传热系数提高了4％，总传质系数提高了3％，除尘效率提高6％。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例共有3个平面网板，平面网板为一种垂直于轴向并且水平的多孔网板，如图2A所示，平面网板为一种不锈钢结构上固定两层不锈钢丝网的网板。平面网板在转轴上间隔分置安装。转轴为多孔的无缝不锈钢钢管，平面网板间隔距离200mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过焊接固定在转筒的肋上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种带间隔分置平面网板的强化多级雾化超重力旋转床的总的传热系数提高了4.5％，总传质系数提高了4％，除尘效率提高6.5％。

实施例4

与实施例1不同的是，平面网板为一种以玻璃钢为骨架上面固定PP丝网制作的多孔网板，该骨架也可以是PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料制作而成，骨架上固定PE丝。转轴为多孔的内衬不锈钢钢骨架的PP制作的筒体，也可以是由PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料制作的筒体，平面网板间隔距离60mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过螺栓固定在转筒的肋上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种带间隔分置平面网板的强化多级雾化超重力旋转床的总的传热系数提高了4.5％，总传质系数提高了6％，除尘效率提高9％。

实施例5

如图2B所示，与实施例1不同的是，平面网板是用PP开孔制作的多孔网板，也可以是PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料或玻璃钢平板开孔制作的多孔网板。共有3个平面网板，转轴为多孔的玻璃钢制作，平面网板间隔距离150mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过螺栓固定在转筒的肋上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种带间隔分置平面网板的强化多级雾化超重力旋转床的总的传热系数提高了7.5％，总传质系数提高了9.5％，除尘效率提高13％。

实施例6

与实施例1不同的是，平面网板为一种钛金属结构上固定两层钛金属丝网的网板。共有4个平面网板，转轴为多孔的无缝钛管，平面网板间隔距离120mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过焊接固定在转筒的肋上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种带间隔分置平面网板的强化多级雾化超重力旋转床的总的传热系数提高了6％，总传质系数提高了7％，除尘效率提高15％。

实施例7

与实施例1不同的是，平面网板为钛金属的多孔网板。平面网板在转筒筒体上间隔分置安装，共有5个平面网板，转轴为钛板，平面网板间隔距离100mm，平面网板的外径为300mm，平面网板通过螺栓固定在转轴的肋上。经检测，与普通的多级雾化旋转床相比，该种以间隔分置平面网板为填料的错流型超重力旋转床的总的传热系数提高了11％，总传质系数提高了12％，除尘效率提高18％。

Claims (9)

1、平面网板填料式错流型超重力旋转床，包括旋转床壳体、电机、转轴；转轴位于筒形壳体中心，与电机连接，壳体上设有进气口、出气口和出液口；其特征在于，所述位于壳体内的转轴为空心结构，转轴中间插有开孔的中间水管，水管设有进液口，转轴布有小孔，平面网板固定在转轴上，平面网板水平设置，网板之间保持轴向间距。

2、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板用焊接的方法固定在转轴上。

3、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板用螺栓紧固的方法固定在转轴上。

4、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的转轴为多孔的无缝不锈钢钢管、钛管。

5、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的转轴为多孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯或者玻璃钢制作；或者是采用碳钢、不锈钢结构骨架复合PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯或玻璃钢的材料制作。

6、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板以不锈钢、钛为骨架，或以PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢为骨架，骨架上面布置不锈钢丝网、钛网或PP、PE丝网。

7、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板为密布小孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢平板或者以不锈钢、碳钢结构为骨架的密布小孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯、玻璃钢平板。

8、根据权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板轴向间距为10～100mm。

9、权利要求1所述的平面网板填料式错流型超重力旋转床在强化传热、传质和除尘的应用，其特征在于，来自转轴内的液体随转轴转动，在离心力的作用下，经转轴上的孔进入位于平面网板之间的旋转床喷雾区，液滴在重力和气流曳力的作用下作轴向运动，在旋转平面网板上被捕获，并在离心力的作用下，在旋转平面网板上铺展成沿径向高速运动的微薄液膜层，与通过旋转平面网板孔隙的轴向气流产生强烈的湍流碰撞，强化气液之间的传热传质，铺展开的液膜对气流中间的粉尘颗粒有高效的捕集作用，达到强化除尘的目的。

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