CN101234260A

CN101234260A - 带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床及其应用

Info

Publication number: CN101234260A
Application number: CNA2007100312728A
Authority: CN
Inventors: 潘朝群; 邓先和
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: CN100531844C

Abstract

本发明公开了带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床及其应用。该旋转床包括旋转床壳体、电机、转轴；位于壳体内的转轴外周设有一空心的转筒，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，位于转筒内的转轴布有小孔，与转轴相对应的转筒上也布有小孔，至少2个以上的平面网板固定在转筒上，平面网板水平设置，网板之间保持轴向间距。该旋转平面网板强化多级雾化超重力旋转床既可以强化气液两相间的传质、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

带平面网板强化的多级雾化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，特别涉及一种带间隔分置平面网板的复合强化多级雾化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。

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，通过增加平面网板的方法来提高气液间的传质、传热系数和除尘效率。

本发明的技术目的可以通过下述技术方案实现：

带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，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外周设有一空心的转筒，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，位于转筒内的转轴布有小孔，与转轴相对应的转筒上也布有小孔，至少2个以上的平面网板固定在转筒上，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筒上。

有益的是，所述的转筒为多孔的无缝不锈钢钢管、钛管或多孔不锈钢钢板、钛板卷成的筒体；多孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯等高分子材料和玻璃钢制作的筒体；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的筒体。

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50～1500mm。

带平面网板强化的多级雾化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，经转筒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。

本发明是在气液错流型超重力旋转床(ZL97212054.8)的基础上，为进一步强化气液两相间的传质与对粉尘颗粒的捕获能力，在转筒上间隔分置旋转平面网板。进入喷雾区的微小液滴，同时受到重力与轴向气流向上曵力的作用，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，在丝网上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，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。平面网板强化传质的强化方式是对专利号为ZL97212054.8的气体轴流型旋转填料床气液传热传质装置的改进。在保留了原旋转填料床装置气体阻力低的优点的基础上，通过添加平面网板的方法，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：在转筒外筒放置的平面网板由于开孔率大，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，实现了通过添加网板来强化气液两相间传质、传热和除尘的目的。

附图说明

图1A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1B为一种玻璃钢内衬不锈钢骨架制的多孔网板结构示意图；

图2为带间隔平面网板的多级雾化超重力旋转床的结构示意图；

图3为多级雾化超重力旋转床转筒及转筒上的肋的结构及位置图。

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2示出了本发明带间隔平面网板的多级雾化超重力旋转床的一种结构形式。如图2所示，带间隔平面网板的多级雾化超重力旋转床包括壳体10、转轴11、平面网板9、转筒7、电机1和旋转除雾器4。转轴11位于筒形壳体10中心，与电机1连接，壳体10下端分别设有进气口2和出液口12，上端设有出气口5，旋转除雾器4通过焊接或螺栓固定的方法固定在转轴11上；位于壳体内的转轴外周设有一空心的转筒7，转筒为多级雾化超重力旋转床的转动筒体，具体是多孔的不锈钢无缝管，也可选用钛材的无缝管或者是由不锈钢或钛材的开孔薄板卷制而成，转筒表面覆盖有丝网3，丝网3通过管卡固定的方法固定在转筒7上。转轴11为空心结构，上端设有进液口6，位于转筒内的转轴11布有小孔，转筒上也布有小孔，多块平面网板9固定在转筒7上，平面网板水平设置，平面网板之间保持轴向间距，根据壳体10的尺寸以及平面网板的数量，平面网板轴向间距可在10～500mm之间调整。如图1A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9垂直于转轴11向并且呈水平布置，在转筒上间隔分置安装，共有9个平面网板，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离60mm，平面网板的外径为280mm，平面网板通过螺栓固定在转筒的肋上。如图3所示，在转筒7上均匀固定有转筒肋8，在肋上开有一圈螺栓孔，该螺栓孔与网板的内圈上的螺栓孔相配合，可以用螺栓固定。

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。

进入喷雾区的微小液滴，同时受到重力与轴向气流向上曵力的作用，大部分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，在丝网上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，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。从而在原来多级雾化旋转床的基础上进一步提高传热、传质效率和除尘效率。

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11％，总传质系数提高了12％，除尘效率提高9％。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例共有2个平面网板9，平面网板以PP为骨架，上面布置PE丝网制作；转筒是多孔的PP筒体，外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离200mm，平面网板的外径为280mm，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6％，总传质系数提高了7％，除尘效率提高5％。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例共有2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1A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。平面网板在转筒筒体上间隔分置安装。转筒为多孔的无缝不锈钢钢管，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离200mm，平面网板的外径为280mm，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6.5％，总传质系数提高了8％，除尘效率提高6％。

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。转筒7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，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离60mm，平面网板的外径为280mm，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10％，总传质系数提高了11％，除尘效率提高8％。

实施例5

与实施例1不同的是，如图1B所示，平面网板9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，转筒为多孔的玻璃钢制作的筒体，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离150mm，平面网板的外径为280mm，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％，总传质系数提高了9％，除尘效率提高7％。

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，转筒为多孔的无缝钛管，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离120mm，平面网板的外径为280mm，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10％，总传质系数提高了11％，除尘效率提高8％。

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，转筒为多孔钛板卷成的筒体，转筒筒体的外径为160mm，筒体的高度为600mm，平面网板间隔距离100mm，平面网板的外径为280mm，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10.5％，总传质系数提高了11.2％，除尘效率提高8.8％。

Claims

1、带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，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外周设有一空心的转筒，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，位于转筒内的转轴布有小孔，与转轴相对应的转筒上也布有小孔，至少2个以上的平面网板固定在转筒上，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所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板用焊接的方法固定在转筒上。

3、根据权利要求1所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板用螺栓紧固的方法固定在转筒上。

4、根据权利要求1所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，其特征在于，所述的转筒为多孔的无缝不锈钢钢管、钛管或多孔不锈钢钢板、钛板卷成的筒体。

5、根据权利要求1所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，其特征在于，所述的转筒为多孔的PP、PE、ABS、PU、聚四氟乙烯或者玻璃钢制作的筒体；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的筒体。

6、根据权利要求1所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，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所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，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所述的带平面网板强化的多级雾化超重力旋转床，其特征在于，所述的平面网板轴向间距为10～500mm。

9、权利要求1所述的带平面网板强化的多级雾化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，经转筒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。