CN106225504A - 一种旋流膜气液混合换热吸收装置 - Google Patents

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徐夕仁
陈莲芳
刘长青
王晓哲
马文明
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Abstract

本发明公开了一种旋流膜气液混合换热吸收装置，包括一个气体室，在所述的气体室的下部设有气体进口和液体出口，上部设有气体出口；在所述的气体室内水平设有与其内壁相连的上隔板和下隔板，所述的上隔板和下隔板形成一个液体室，在气体室上设有与液体室连通的液体进口；在所述的上隔板和下隔板上插装有旋膜管，所述旋膜管位于液体室的部分沿其圆周方向设有多个孔，且沿着旋膜管外壁到内壁的方向，孔的轴线向下倾斜。

Description

一种旋流膜气液混合换热吸收装置
技术领域
本发明公开一种换热装置，具体涉及一种旋流膜气液混合换热吸收装置。
背景技术
气液直接接触的换热、吸收、反应等设备较广泛的应用于化工、动力及环保等领域。当用于处理含尘气体时，对气液接触设备防止堵塞、结垢提出更高的要求。目前常见的气液接触方式有喷雾(淋)、液柱塔、液膜等。液体喷淋方式虽然极大地提高了接触面积，但存在喷雾液体压力大、雾滴表面张力大、传热传质阻力大，气液接触换热系数小等缺点，且雾化喷嘴出口直径小，易堵塞，不宜用于含颗粒的液体等问题。液柱式接触方式存在液体分散度小，接触面积小，液气比大等缺点。
发明内容
本发明针对处理含尘气体时，常规气液接触设备普遍存在的问题，本发明提出一种旋流膜气液混合换热吸收装置，能有效解决现有气液接触设备的常见的堵塞问题、换热传质系数不高导致的设备庞大投资大的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种旋流膜气液混合换热吸收装置，包括一个气体室，在所述的气体室的下部设有气体进口和液体出口，上部设有气体出口；在所述的气体室内水平设有与其内壁相连的上隔板和下隔板，所述的上隔板和下隔板形成一个液体室，在气体室上设有与液体室连通的液体进口；在所述的上隔板和下隔板上插装有旋膜管，所述旋膜管位于液体室的部分沿其圆周方向设有多个孔，且沿着旋膜管外壁到内壁的方向，孔的轴线向下倾斜。
液体切向进入旋膜管内壁，在旋膜管内壁形成高速旋转的液膜(1-2mm)，并在旋膜管出口形成液膜裙，旋转液膜的卷吸气体的作用强化的气液之间的传热传质，管出口的液膜裙增大了气液接触面积，且管内壁不易积灰结垢，可处理含尘气体，以旋膜管为核心设计的气液换热吸收设备体积小，投资省，可靠性高。
进一步的，所述的气体进口和液体进口位于气体室的同一侧。
进一步的，所述的液体进口位于气体进口的相对侧。
进一步的，所述的旋膜管的顶部穿过上隔板，底部穿过下隔板，且底部开口。
进一步的，在所述的液体室的上方设有除雾装置。
进一步的，多个所述的孔沿旋膜管的圆周方向均匀分布。
进一步的，所述的旋膜管包括多个，多个旋膜管相互平行且均匀的分布的插装在上、下隔板上。
进一步的，所述的旋膜管的底部还可以设置扩散段。
本发明的有益效果如下：
1.相对于一般液膜式气液接触设备，相同的液体流量下，高速旋转的水膜临界雷诺系数小，易进入湍流区，具有卷吸气体的作用，强化了气液接触，气液之间的换热系数和传质系数可提高2倍以上，从而缩小了装置的体积，节省了投资。
2.本发明旋膜管出口的液膜裙相对于普通的无裙管内膜式气液接触装置增大了气液接触面积3倍以上。
3.气体首先在气室内流动，撕碎液膜裙后进入旋膜管内向上流动，流动顺畅，阻力小，尤其在液气比较小的场合，可大大减小装置的气体阻力，降低运行费用，或在相同的出口气体参数下，降低液气比，降低液体侧的泵功。
4.本发明有利于气体能量的回收，有利于气体中污染物的脱除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的旋流膜气液混合换热吸收装置机构图；
图2-1、2-2本发明的旋膜管的结构图；
图中：1气体进口，2气体出口，3液体进口，4液体出口，5气体室，6除雾器，7上隔板，8液体室，9下隔板，10旋膜管，11水膜裙，12孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本发明针对处理含尘气体时，常规气液接触设备普遍存在的问题，本发明提出一种旋流膜气液混合换热吸收装置，能有效解决现有气液接触设备的常见的堵塞问题、换热传质系数不高导致的设备庞大投资大的问题。
本发明中采用的液膜式接触方式是在管内壁形成液膜，液膜在重量作用下沿管内壁下流，气体在管中心流动，这种接触方式的换热系数和传质系数较小。
本发明的整体装置如下：
其包括一个气体室，在所述的气体室的下部设有气体进口和液体出口，上部设有气体出口；在所述的气体室内水平设有与其内壁相连的上隔板和下隔板，所述的上隔板和下隔板形成一个液体室，在气体室上设有与液体室连通的液体进口；在所述的上隔板和下隔板上插装有旋膜管。
本发明的旋流膜气液混合换热吸收装置，其核心部件是旋膜管，液体切向进入旋膜管内壁，在管内壁形成高速旋转的液膜(1-2mm)，并在旋膜管出口形成液膜裙，旋转液膜的卷吸气体的作用强化的气液之间的传热传质，旋膜管出口的液膜裙增大了气液接触面积，且旋膜管内壁不易积灰结垢，可处理含尘气体，以旋膜管为核心设计的气液换热吸收设备体积小，投资省，可靠性高。
具体的旋膜管的结构为，其包括一个管，管的底部开口，顶部密封或者开口，在管位于液体室的部分沿其圆周方向设有多个孔，且沿着旋膜管外壁到内壁的方向，孔的轴线向下倾斜。本发明中所述的孔向下倾斜是指，孔的轴线与旋膜管的轴线是非垂直关系，且从旋膜管外壁到旋膜管内壁的方向，孔的轴线向下倾斜，与旋膜管的轴线呈锐角。
整体装置示意图见图1，包括气体进口1，气体出口2，液体进口3，液体出口4，气体室5，除雾器6，上隔板7，液体室8，下隔板9，旋膜管10；
气体进口1和液体出口4位于气体室的下部，且位于气体室5的不同侧，上部设有气体出口2位于气体室5的顶部；在所述的气体室5内水平设有与其内壁相连的上隔板7和下隔板9，上隔板7和下隔板9相互平行，和气体室5形成一个液体室8，在气体室5上设有与液体室8连通的液体进口3；在所述的上隔板和下隔板上插装有旋膜管。
进一步的，所述的气体进口和液体进口位于气体室的同一侧。
进一步的，旋膜管的顶部穿过上隔板，底部穿过下隔板。
进一步的，气室可设置喷雾装置(除雾器6)，
进一步的，形成液体旋流的方式可以采用单个旋膜管设置单独的供液系统，
进一步的，旋膜管的下端可以设置扩散段。
进一步的，多个所述的孔沿旋膜管的圆周方向均匀分布。
进一步的，旋膜管包括多个，其均匀的分布的插装在上下隔板上，且相互平行。
下面以水为例，对本发明的工作过程进行详细说明：
旋膜管10上部沿带圆周方向钻有带下倾斜角的若干个小孔12，若干个旋膜,10并行排列，用上下隔板把旋膜管固定，上、下隔板之间形成水室；吸收液通过进液口进入溶液室，在溶液室和旋膜管内的压差作用下，水通过旋膜管10管壁上的小孔12射入旋膜管的内壁，沿旋膜管内壁旋转流动而下，在旋膜管10内壁形成高速旋转流动的薄水膜，当水由旋膜管下口喷出时，形成锥形水膜裙。由于射流和旋流的作用，使水膜流动处于湍流状态，强化了水汽(气)之间的传热传质过程，水膜裙11增大了传热面积，强化了传热传质，同时，水形成膜状有利于蒸汽(或气体)的扩散和吸收(或析出)，加速传热传质过程的进行，从而高效回收气体的蒸汽潜热并脱除气体中的有害物质。本发明克服了前述几种气液接触气体处理装置的缺陷，具有传质传热快，结构简单，不易堵塞，体积小，投资省、阻力小的优点，特别适合于含尘气体的处理。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，包括一个气体室，在所述的气体室的下部设有气体进口和液体出口，上部设有气体出口；在所述的气体室内水平设有与其内壁相连的上隔板和下隔板，所述的上隔板和下隔板形成一个液体室，在气体室上设有与液体室连通的液体进口；在所述的上隔板和下隔板上插装有旋膜管，所述旋膜管位于液体室的部分沿其圆周方向设有多个孔，且沿着旋膜管外壁到内壁的方向，孔的轴线向下倾斜。
2.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，所述的气体进口和液体进口位于气体室的同一侧。
3.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，所述的液体进口位于气体进口的相对侧。
4.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，所述的旋膜管的顶部穿过上隔板，底部穿过下隔板，且底部开口。
5.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，多个所述的孔沿旋膜管的圆周方向均匀分布。
6.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，所述的旋膜管包括多个，多个旋膜管相互平行且均匀的分布的插装在上、下隔板上。
7.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，所述的旋膜管的底部设置扩散段。
8.如权利要求1所述的旋流膜气液混合换热吸收装置，其特征在于，在所述的液体室的上方设有除雾装置。
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