MXPA01006231A

MXPA01006231A - Mezclador para la mezcla de cuando menos dos corrientes de gas u otros fluidos newtonianos.

Info

Publication number: MXPA01006231A
Application number: MXPA01006231A
Authority: MX
Inventors: Podhorsky Miroslav
Original assignee: Balcke Duerr Energietech Gmbh
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2003-05-19
Also published as: CA2350961A1; EP1166861B1; DE50001550D1; CA2350961C; DK1166861T3; ATE235311T1; ES2192505T3; US6779786B2; EP1166861A1; US20020017731A1

Abstract

Se propone un mezclador para el mezclado de cuando menos dos corrientes de gas u otros fluidos newtonianos. Se provee un canal de corriente principal (1)recorrido por una primera corriente de gas, con una superficie instalada (7) que influye en la corriente. La superficie instalada (7) es un disco generador de remolino con cantos delanteros (8) dirigidos contra la corriente y recorridos a su alrededor libremente por la misma, cuyo curso presenta un componente tanto en la direccion de corriente principal (9) de la corriente de gas como tambien un componente que corre transversalmente a lo anterior. Para alcanzar un mezclado rapido de otro componente gaseoso o liquido, se provee que la superficie instalada (7) presente una camara (13, 13a, 13b) a la cual va un canal de corriente separado (5) para una segunda corriente gaseosa y la camara (13, 13a, 13b) esta provista en el lado trasero(10) opuesto que pertenece a superficie instalada (7), con aberturas de la salida (12) en la primera corriente de gas.

Description

MEZCLADOR PARA LA MEZCLA DE CUANDO MENOS DOS CORRIENTES DE GAS U OTROS FLUIDOS NEWTONIANOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN. La invención se refiere a un mezclador para la mezcla de cuando menos dos corrientes de gas u otros fluidos newtonianos con un primer canal de corriente principal recorrido por la primera corriente de gas, con una superficie instalada allí dispuesta que influye sobre la corriente donde la superficie instalada presenta un disco que genera remolino con cantos delanteros libremente rodeados por la corriente dirigidos contra la misma, cuyo curso presenta tanto un componente en la dirección de corriente principal de la corriente de gas, como también un componente transversalmente. Para el. mezclado de corrientes de gas o de fluido en conductos tubulares o en canales, se necesitan longitudes de mezclado de corriente turbulenta de 15 a 100 veces el diámetro del canal. Por medio de mezcladores estáticos adecuados, en conformación de cuerpos instalados se deja acortar claramente ese tramo de mezclado. Sin embargo, debe tomarse en consideración en la mayoría de los sistemas utilizados hasta ahora una elevada pérdida de presión, si se hacen exigencias elevadas con Ref: 130460 respecto a la homogeneidad de la mezcla que se produzca. Muchos de los sistemas de mezclado hasta ahora usuales, están además limitados a geometrías sencillas, por ejemplo a tubos cilindricos o canales cuadráticos y no se dejan aplicar en sistemas grandes y sistemas de cámara de mezclado complicados . Por la US 4 527 903 se conoce la aplicación de un mezclador estático en una torre de enfriamiento en donde lo instalado consiste de láminas inclinadas a la corriente en forma de delta o de discos circulares en cuyos cantos delanteros se producen remolinos. Los sistemas de remolino estacionarios y estables así formados, actúan en el curso posterior de la corriente que se enrollan en forma de capas con los componentes que han de mezclarse, lo que ocasiona un mezclado rápido con pérdidas de presión muy bajas. Estas llamadas "superficies instaladas de remolino" se han introducido en la práctica, debido a los tramos de mezclado tan cortos que se han conseguido. La invención se propone la tarea de crear un mezclador para el mezclado de cuando menos dos corrientes de gas u otros fluidos newtonianos que también se caracterice por un mezclado rápido con cortos tramos de mezclado, si a una corriente volumétrica se le mezcla una fracción comparativamente pequeña de otro componente. Para resolver este problema, se provee un mezclador con las características al principio mencionadas, caracterizado porque las superficies instaladas presentan una cámara a la cual conduce un canal de corriente separador para una segunda corriente de gas y la cámara en el lado trasero de la superficie instalada, alejado de la corriente de la primera parte gaseosa, está provisto con aberturas de salida en la primera corriente de gas. Las ventajas de tal mezclador consisten especialmente en tales casos, en que en ellas una corriente volumétrica grande de un primer componente se mezcla con una corriente volumétrica relativamente menor de un segundo componente e igualmente alcanza en un tramo de mezclado corto una homogeneización. La cámara a la cual va el canal de corriente para la segunda corriente, permite una división ajustada de la forma de funcionar del mezclador de las aberturas de salida para la segunda corriente, esto es, el arreglo de estas aberturas de salida pueden realizarse con gran libertad constructiva. Así por ejemplo, es posible el dirigir las aberturas de salida en contra de la dirección de la corriente principal o aplicar láminas de desviación especiales, las cuales la corriente gaseosa que sale de las aberturas de salida la desvía favorablemente en la zona de los cantos delanteros del disco formando remolinos. Posibilidades de aplicación se producen por ejemplo con aparatos Denox en la técnica de purificación del gas de humo o en el acondicionamiento del polvo en electrofiltros . En la purificación del gas de. humo, es el gas de humo NH3 o NH4 OH que va a los espacios del reactor quien ha de mezclarse, donde la fracción del compuesto de amoníaco únicamente es de aproximadamente 2% en masa. En este caso, se deja alcanzar con el mezclador de acuerdo con la invención, un mezclado rápido de los dos componentes en un tramo de mezclado corto. El mezclado tiene como consecuencia que el perfil del gas introducido o de la corriente de fluido, son comparativamente iguales donde, se evitan pérdidas de potencia. A pesar de la formación de remolinos que se extienden y estables, tiene la superficie instalada productora de remolinos una resistencia a la corriente relativamente baja puesto que no actúa con toda su superficie como superficie conductora sino únicamente con sus cantos delanteros genera campos de remolino, los cuales por sí mismos se ensanchan en la dirección de la corriente sin que para esto este ensanchamiento sean necesarias instalaciones o superficies conductoras adicionales . Para la homogeneización en tramos de mezclado más cortos se procura, si de acuerdo con una conformación preferida de la invención, la desembocadura de la segunda corriente de gas en la primera corriente de gas tiene lugar en la zona de la mitad delantera del disco. De esta manera, la segunda corriente conducida sobre el canal de corriente separado, ya experimenta los campos de remolino que se presentan tempranamente, los cuales son generados en la zona de cantos más delantera del disco. Es ventajoso también, que la cámara pueda ser jalada para darle rigidez a la superficies instaladas. Para esto se propone que la cámara esté provista con paredes laterales, las cuales están dispuestas con cierto ángulo al disco y le den rigidez al disco contra las cargas de flexión y oscilaciones ocasionales. En relación al arreglo del canal de corriente para la segunda corriente gaseosa, dentro del canal de corriente principal se propone que el canal de corriente separado se conduzca hacia el lado frontal del disco. De esta manera no influye el volumen constructivo del canal de corriente separado en la formación del remolino ni en su continuación en el lado trasero del disco.

Finalmente, en el sentido de una unificación constructiva y con esto simplificación, se propone que el disco esté protegido en el canal de corriente principal por medio de puntales de los cuales uno esté conformado de manera tubular y forme el canal de corriente separado. En este caso toma el canal de corriente adicionalmente una función estática adicionalmente en el arreglo de la superficie instalada de remolino dentro del canal de corriente principal. En el dibujo se representa un ejemplo de realización de un mezclador de acuerdo con la invención y precisamente muestra: La FIGURA 1 un corte a través de un aparato Denox de un sistema de purificación de gas de humo con una superficie instalada de remolino colocada antes del reactor en forma de un disco; La FIGURA 2 una vista de planta sobre el lado trasero del disco de acuerdo con la figura 1; La FIGURA 3 una vista de planta sobre el lado trasero de un disco en una forma de realización modificada con respecto a la figura 2; La FIGURA 4 una vista de planta sobre el lado trasero de un disco con una forma de realización modificada con respecto a las figuras 2 y 3; La FIGURA 5 una vista de planta en otra forma de realización; La FIGURA 6 una representación en corte de otra forma de realización de una superficie instalada de remolino en conformación de un disco; La FIGURA 7, representación en corte se incluye el canal de corriente principal con otra forma de realización de una superficie instalada de remolino en conformación de un disco; 3 La FIGURA 8 una vista de planta sobre el lado trasero del disco de acuerdo con la figura 7; La FIGURA 9 una vista de planta sobre el lado trasero de una superficie instalada de remolino en forma de una disco en forma de delta; La FIGURA 10, en la representación en corte otra forma de realización de una superficie instalada de remolino en forma de disco. La figura 1 muestra un corte a través de una parte de un aparato de purificación de gas de humo, con un canal de corriente principal 1 en un brazo que sube hacia arriba y en un 'reactor 2 en un brazo de corriente del aparato que se desvía hacia abajo. El reactor 2 está usualmente provisto con catalizadores 3. Para el funcionamiento del aparato, se mezcla en el 4 gas de humo NH3 ó NH4 OH que llega en el canal de corriente principal 1.

Esto se realiza por medio de un canal de corriente separado 5, el cual es conducido a través de la pared 6 del canal de corriente principal 1, a continuación de la manera como será descrita más detalladamente, se llega a una distribución muy rápida y con esto homogeneización del compuesto de amoníaco en el gas de humo, de modo que al penetrar la corriente a continuación en el reactor 2 el compuesto de amoniaco ya está distribuido de manera completamente uniforme en la corriente de gas de humo. El mezclado de los medios tiene lugar con utilización de cuando menos una superficie instalada 7 dispuesta en el canal de corriente principal 1. En la superficie instalada 7 se trata de una llamada "superficie instalada de remolino" para la generación de remolinos en los cantos delanteros. Los cantos delanteros 8 que son envueltos libremente por la corriente y dirigidos contra la corriente en el canal de corriente principal 1 y pertenecen por ejemplo a la superficie instalada conformada en forma de disco circular 7, presentan igualmente un componente en la dirección de corriente principal 9 y también un componente que corre transversalmente al anterior. Puesto que además cada superficie instalada 7 esta dispuesta bajo un ángulo agudo a con respecto a la dirección principal de corriente 9 en el canal de corriente 1, se producen en cada canto delantero de las superficies instaladas campos de remolino, los cuales corriente abajo se ensanchan en forma de conos circulares. Así, oscilan los remolinos individuales hacia adentro sobre el lado trasero 10 de la superficie instalada 7. Los remolinos formados en los cantos delanteros individuales 4 se comportan a continuación de manera estacionaria no variando su situación. Cada campo de remolino forma por su rotación un componente de corriente transversal a la dirección de corriente principal 9 del gas, lo cual tiene por consecuencia con el intercambio de impulso relacionado transversal a la dirección de corriente, un buen mezclado de la mezcla gaseosa. Las propiedades generadoras de remolino mencionadas de la superficie instalada 7, se consiguen en unión de todos aquellos llamados "fluidos newtonianos", esto es en gases y también en aquellos fluidos los cuales en sus propiedades técnicas de corriente se comporten comparablemente a los gases. El canal de corriente 5 separado conformado como tubo para la segunda corriente de gas, se extiende hasta penetrar en el canal de corriente principal 1 y desemboca allí en la zona del lado trasero 10 de la superficie instalada 7, alejada de la corriente primera de gas. Por medio de varios puntales 11, está apoyada la superficie instalada 7 en contra de la pared 6a del canal de corriente principal 1, de tal modo que el ángulo a con respecto a la dirección de corriente principal 9, mide entre 40 y 80° y preferentemente aproximadamente 60°. Se deja además de reconocer por la figura 1 que la abertura de salida 12 de la segunda corriente de gas, se encuentra a la altura de la mitad delantera del disco o superficie instalada 7. Las múltiples aberturas de salida 12 existentes se encuentran en la zona de la mitad delantera de la superficie instalada 7, el canal de corriente separado 5 conduce al lado delantero de la superficie instalada 7. Aquí toma el tubo del canal de corriente separado 5 simultáneamente la función estática de uno de los puntales 11. Estos puntales 11 se encuentran en el lado delantero de la superficie instalada 7 para no influir sobre la formación del remolino en su lado trasero . Es posible variar con el fin de ajustar a las condiciones de funcionamiento particulares el ángulo de ajusta a del disco 7 con respecto a la dirección de corriente principal 9, por ejemplo modificando la longitud efectiva de los puntales 11.

Esta variación o ajuste también puede realizarse durante el funcionamiento del mezclador. La figura 1 permite también reconocer que el canal de corriente separado 5 no va directamente a las aberturas de salida 12, más bien la segunda corriente de gas conducida a través del canal de corriente 5 primeramente llega a una cámara 13 que está dispuesta en el lado trasero de la superficie instalada 7. En el lado exterior de la cámara 13 se encuentran entonces las aberturas de salida 12. En las figuras 2 y 3 se presentan dos posibles conformaciones de las cámaras 13, donde en el caso de la figura 2 las aberturas de salida 12 están dispuestas para el rededor de la línea central 14 del disco 7, mientras que en la forma de realización según la figura 3 las aberturas de salida 12 se dividen en dos grupos a ambos lados de la línea central 14 para así únicamente dejar fluir hacia afuera en aquella zona que está subrayada a la izquierda o a la derecha de los remolinos del canto delanteros. La forma de realización de acuerdo con la figura 4, se diferencia de la forma de realización según la figura 3 por dos canales de corrientes separados 5, por medio de los cuales llegan dos corrientes de gas separadas a también dos cámaras separadas 13a, 13b. De esta manera es por ejemplo posible dos corrientes de gas separadas conducidas en el canal de corriente principal mezclarlas. Las cámaras separadas 13a, 13b pueden quedar una detrás de la otras. Esto se indica en la figura 5. En la figura 6 se representa que la abertura 12 de la cámara puede estar provista con una lámina de desviación 15, para así alcanzar una corriente lo más favorable posible de la segunda corriente de gas en la zona del remolino de canto delantero formado. Las figuras 7 y 8 dejan reconocer que las aberturas de salida 12, también pueden estar en la zona del lado frontal 16 de la cámara 13. De esta manera se produce una corriente hacia afuera que aproximadamente está dirigida en contra de los campos de remolino que se forman en los cantos delanteros 8, con lo cual se llega a un mezclado muy temprano. En el marco de los ejemplos de realización que se han descrito anteriormente de la invención, estaban conformadas las superficies instaladas 7 en lo esencial en forma circular o también elíptica. Las figura 9 y 10 permiten reconocer que la superficie instada también puede tener la conformación de un triángulo en forma de delta, 'con puntas dirigidas contra la dirección de la corriente.

Para la salida de la segunda corriente de gas se puede además como deja reconocer la figura 10, utilizar una caperuza 16 adicional con aberturas de salida 12 distribuidas en toda su periferia. La caperuza 16 está puesta en la cámara 13 colocada en el lado trasero del disco 7. Sin embargo, también la cámara 13 puede estar conformada como caperuza. Las figuras 1 a 10 dejan reconocer que las paredes de la cámara 13, puesto que estas están dispuestas perpendiculares cuando menos con cierto ángulo a la superficie instalada 7, pueden fortalecer las superficies instaladas 7 en relación de las cargas flexionantes . Por esta razón, se conectan a las cámaras 13 que sirven como distribuidor para la segunda corriente de gas, otras cámaras 17 las cuales sin embargo, no tienen ninguna función divisora o función técnica de corriente, sino exclusivamente el darle rigidez a la superficie instalada 7. LISTA DE REFERENCIA. 1 CANAL DE CORRIENTE PRINCIPAL 2 REACTOR 3 CATALIZADORES 4 ENTRADA 5 CANAL DE CORRIENTE SEPARADO ß PARED 6a PARED 7 SUPERFICIE INSTALADA, DISCO 8 CANTO DELANTERO 9 DIRECCIÓN DE CORRIENTE PRINCIPAL 10 LADO TRASERO 11 PUNTAL 12 ABERTURA DE SALIDA 13 CÁMARA 13a CÁMARA 13b CÁMARA 14 LINEA CENTRAL 15 LAMINA DE DESVIACIÓN 16 CAPERUZA 17 CÁMARA a ÁNGULO Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practícala citada invención, es el convencional para la manufactura de los productos a que la misma se refiere.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo aaibaiirb en las siguientes reivirdicacicries:

1. Mezclador para la mezcla de cuando menos dos corrientes de gas o de otros fluidos newtonianos o de otros fluidos newtonianos con un canal de corriente principal recorrido por una primera corriente de gas con una superficie instalada allí colocada que influye en la corriente, donde la superficie instalada es un disco generador de remolino con cantos delanteros libremente recorridos por la corriente pero dirigidos contra ella, cuyo curso presenta un componente tanto en la dirección de corriente principal de la corriente de gas como también un componente que corre transversalmente, caracterizado porque la superficie instalada presenta una cámara a la cual va un canal de corriente separado para una segunda corriente de gas, y la cámara está provista sobre- el lado trasero de la superficie instalada, opuesto al fluir de la primera corriente de gas, con aberturas de salida a la primera corriente de gas.

2. Mezclador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la desembocadura de la segunda corriente de gas, en la primera corriente de gas tiene lugar en la zona de la mitad delantera de la superficie instalada.

3. Mezclador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara está provista con paredes laterales la cuales están dispuestas en ángulo a la superficie instalada y apuntalan la superficie instalada contra cargas de flexión.

4. Mezclador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el canal de corriente separado conduce al lado delantero de al superficie instalada.

5. Mezclador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la superficie instalada está soportada por puntales en el canal de corriente principal, de los cuales uno está conformado de manera tubular y forma el canal de corriente separado.

6. Mezclador de acuerdo con una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por un dispositivo para ajustar el ángulo de ajuste de la superficie instalada en relación a la dirección de corriente principal.

7. Mezclador de acuerdo con una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque las aberturas de salida de las cámaras separadas con aberturas de salidas están colocadas una detrás de la otra.