RU127881U1

RU127881U1 - HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE FOR GAS AND LIQUID CONTACT IN A VORTEX FLOW

Info

Publication number: RU127881U1
Application number: RU2012144822/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Гузель Хайдаровна Гумерова; Андрей Николаевич Николаев
Original assignee: Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Гузель Хайдаровна Гумерова; Андрей Николаевич Николаев
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-05-10

Abstract

Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке, состоящее из корпуса, выполненного в форме усеченного конуса, патрубка для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, патрубков для входа и выхода жидкости, лопаточного тангенциального завихрителя и форсунки, отличающееся тем, что в устройстве имеется двойное коническое днище без перфорации и с перфорацией, в стенке которого выполнены отверстия для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.Heat and mass transfer device for gas and liquid contact in a vortex flow, consisting of a housing made in the form of a truncated cone, a nozzle for the exit of the gas-liquid mixture for separation, nozzles for the inlet and outlet of the liquid, a tangential tangential swirler and nozzle, characterized in that the device has a double a conical bottom without perforation and with perforation, in the wall of which holes are made for the removal of fluid flowing along the inner surface of the housing.

Description

Настоящая полезная модель относится к устройствам для проведения теплоомассообменных процессов, в частности, для охлаждения оборотной воды, может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, энергетической и другой промышленности.This utility model relates to devices for carrying out heat and mass transfer processes, in particular, for cooling circulating water, and can be used in enterprises of the chemical, petrochemical, energy, and other industries.

Из предшествующего уровня техники известна эжекционно-вихревая градирня [см. патент RU 2173436 С2 МПК F28С 1/06], содержащая малый бассейн над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т.е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей. Изобретение позволяет снизить удельное энергопотребление градирни и повысить степень охлаждения оборотной воды. Недостатком эжекционно-вихревой градирни является сложность изготовления конструкции аппарата, наличие большого количества форсунок, способствует отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы, высокое гидравлическое сопротивление, поскольку система распределения жидкости зависит от энергии потока воздуха.From the prior art known ejection-vortex tower [see patent RU 2173436 C2 IPC F28C 1/06], containing a small pool above the ventilation duct, the water distribution unit is made in the form of a system of ejectors injecting additional air due to the waste energy of the water flow, and nozzles implementing cross-swirl movement are mounted in the bottom of the upper pool coolants, and in the hollow bottom of the cooling tower, droplets soar in a vortex, air flow, i.e. The cooling tower has four zones of effective heat transfer with the swirling motion of the coolant flows. The invention allows to reduce the specific energy consumption of the cooling tower and to increase the degree of cooling of the circulating water. The disadvantage of an ejection vortex tower is the complexity of manufacturing the apparatus design, the presence of a large number of nozzles, contributes to the deposition of contaminants on the surface of such elements, their clogging and reduced operating efficiency, high hydraulic resistance, since the liquid distribution system depends on the energy of the air flow.

Известна также градирня типа импульс 7 [см. патент RU 2347997 С1 МПК F28F 25/06], содержащая башню, на боковой поверхности которой расположены воздуховходные окна с форсунками для эжекции охлаждающего воздуха, причем в окнах установлены наклоненные внутрь градирни жалюзи, образующие расположенные ярусами каналы, а форсунки размещены перед входными горловинами последних. Форсунки выполнены акустическими, содержащими корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распиливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и по отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30-60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Изобретение позволяет повысить производительность работы градирни. Недостатком является сложность конструкции форсунки, необходимость создания высокого давления подачи жидкости в аппарат, высокое гидравлическое сопротивление градирни, унос капельной влаги.A pulse 7 cooling tower is also known. patent RU 2347997 C1 IPC F28F 25/06], comprising a tower, on the lateral surface of which there are air inlets with nozzles for ejecting cooling air, moreover, the windows have louvres tilted into the cooling tower, forming channels arranged in tiers, and the nozzles are placed in front of the mouths of the latter. The nozzles are made acoustic, containing a housing with an acoustic oscillation generator located inside the nozzle and resonator and a tube for supplying a sawing agent and liquid, the housing being made in the form of a glass with a bottom, with an acoustic oscillation generator located inside the housing in the form of a hollow rod with a wedge gap and the nozzle, while the fluid enters the annular gap made between the outer surface of the resonator and the inner surface of the nozzle, and the channel for supplying fluid is located tangent flax to the inner surface of the glass and is made in the form of a rectangular slit, while air is supplied through the nozzle in the housing and through the hole of the resonator, and then enters at least one wedge slot located at an angle with respect to the axis of the resonator, and the angle is in the optimal range of 30-60 °, and in the annular gap between the inner surface of the glass and the outer surface of the resonator there is a helical guide device that contributes to the creation of a vortex fluid flow through the channel y. The invention improves the performance of the tower. The disadvantage is the complexity of the nozzle design, the need to create a high pressure supply of liquid to the apparatus, high hydraulic resistance of the cooling tower, entrainment of droplet moisture.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции аналогом является вертикальная вихревая форсуночная градирня [см. патент RU 2267729 С2 МПК F28С 1/02], предназначенная для охлаждения циркуляционной воды. Изобретение содержит осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы. Труба выполнена вертикальной с диаметром, равным 400-1200 мм, и в нее подается снизу вверх закрученный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30°-60°, к образующей трубы, а в противоток через форсунки впрыскивается вода. Градирня снабжена уловителем для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в уловителе. Изобретение позволяет повысить тепло- и массообмен, достичь компактности. Недостатком изобретения является сложность конструкции, большая металлоемкость, близость электродвигателя вентилятора с водой, большое количество форсунок, требующих высоких эксплуатационных затрат.The closest analogue to the proposed design is a vertical vortex nozzle cooling tower [see Patent RU 2267729 C2 IPC F28C 1/02], intended for cooling circulating water. The invention comprises an axial fan with profiled blades swirling the air flow, a casing in the form of a pipe, a water droplet separator, a water collection pan, a filter, a circulation pump, a comb and nozzles for spraying water inside the pipe volume. The pipe is made vertical with a diameter equal to 400-1200 mm, and air flow swirled by the fan from an upward angle at an angle of 30 ° -60 ° is supplied to it, forming a pipe, and water is injected into the counter-flow through nozzles. The cooling tower is equipped with a trap for collecting a film of water flowing down the inner surface of the pipe, and at the bottom of the pipe the fan casing is placed with a gap in the trap. The invention improves heat and mass transfer, achieve compactness. The disadvantage of the invention is the design complexity, large metal consumption, the proximity of the fan motor with water, a large number of nozzles requiring high operating costs.

Задача, решение на которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения жидкости при высоких нагрузках по воздуху при сравнительно низких энергетических затратах на проведение процесса.The problem, the solution of which the claimed utility model is directed, is to increase the efficiency of cooling the liquid at high loads in the air at relatively low energy costs for the process.

Данная задача решается за счет того, что заявленное тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке состоит из корпуса в форме усеченного конуса, патрубков для входа и выхода жидкости, патрубка для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, лопаточного тангенциального завихрителя и форсунки, причем устройство имеет коническое днище без перфорации и коническое днище с перфорацией, в стенке которого отверстия выполнены для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.This problem is solved due to the fact that the claimed heat and mass transfer device for contacting gas and liquid in a vortex flow consists of a body in the form of a truncated cone, nozzles for liquid inlet and outlet, a nozzle for gas-liquid mixture to separate, a blade tangential swirler and nozzle, moreover, the device has a conical bottom without perforation and a conical bottom with perforation, in the wall of which the holes are made to drain the fluid flowing down the inner surface of the housing.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является более простая конструкция устройства, высокая эффективность охлаждения жидкости, снижение металлоемкости и эксплуатационных затрат на обслуживание форсунки, отсутствие мелких проходных сечений исключает их засорение.The technical result provided by the given set of features is a simpler device design, high liquid cooling efficiency, reduced metal consumption and operating costs for maintenance of the nozzle, and the absence of small flow sections eliminates clogging.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1. схематично изображено тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке, вид сбоку.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In figure 1. schematically shows a heat and mass transfer device for gas and liquid contact in a vortex flow, side view.

Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке состоит из корпуса 1, выполненного в форме усеченного конуса, патрубка 2 для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, расположенного в нижней части устройства, патрубков для входа 3 и выхода 4 жидкости, лопаточного тангенциального завихрителя 5 и форсунки 6, обеспечивающей объемный факел распыла жидкости. Форсунка 6 расположена в устройстве перед входным патрубком 3 для подачи жидкости. Устройство имеет коническое днище без перфорации 7 и коническое днище с перфорацией 8. Причем в стенке конического днища с перфорацией отверстия 9 выполнены для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.The heat and mass transfer device for contacting gas and liquid in a vortex flow consists of a housing 1 made in the form of a truncated cone, a nozzle 2 for the gas-liquid mixture to exit to the separation located at the bottom of the device, nozzles for the inlet 3 and 4 of the liquid, tangential tangential swirl 5 and nozzle 6, providing a volumetric spray torch. The nozzle 6 is located in the device in front of the inlet pipe 3 for supplying fluid. The device has a conical bottom without perforation 7 and a conical bottom with perforation 8. Moreover, in the wall of the conical bottom with perforation, the holes 9 are made to drain the liquid flowing down the inner surface of the housing.

Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке работает следующим образом: жидкость поступает в аппарат через патрубок 3, расположенный в верхней части устройства. Далее жидкость, попадая на форсунку 6, отбрасывается в разных направлениях, образуется объемный факел распыла. Газ попадает в устройство через лопаточный тангенциальный завихритель 5, приобретая при этом вращательное движение. Вращаясь, поток газа перемещается к центру аппарата, дробит капли жидкости на более мелкие, при этом капли вовлекаются в совместное вращательное движение. Такой характер взаимодействия газа и капель жидкости приводит к образованию в рабочей зоне устройства мелкодисперсного вращающегося капельного слоя, что увеличивает поверхность межфазного взаимодействия и интенсивность процесса охлаждения. Газожидкостная смесь удаляется через центральный патрубок 2, расположенный в нижней части устройства, на сепарацию. Под действием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам устройства, при этом двигаясь в виде пленки по коническому днищу с перфорацией 8. Далее жидкость стекает вниз под действием гравитационных сил через отверстия 9, выполненные в стенке днища с перфорацией 8, попадает на поверхность днища без перфорации 7, после чего охлажденная жидкость выводится из устройства через патрубок 4.The heat and mass transfer device for contacting gas and liquid in a vortex flow operates as follows: the liquid enters the apparatus through a pipe 3 located in the upper part of the device. Next, the liquid, falling on the nozzle 6, is thrown in different directions, a volumetric spray torch is formed. Gas enters the device through the tangential tangential swirler 5, while acquiring a rotational motion. Rotating, the gas flow moves to the center of the apparatus, splits the liquid droplets into smaller ones, while the droplets are involved in a joint rotational movement. This nature of the interaction of gas and liquid droplets leads to the formation in the working area of the device of a finely divided rotating droplet layer, which increases the interface surface and the intensity of the cooling process. The gas-liquid mixture is removed through the Central pipe 2, located in the lower part of the device, for separation. Under the action of centrifugal force, the liquid is thrown to the walls of the device, while moving in the form of a film along the conical bottom with perforation 8. Next, the liquid flows down under the action of gravitational forces through openings 9 made in the wall of the bottom with perforation 8, it enters the surface of the bottom without perforation 7 then the cooled liquid is discharged from the device through the pipe 4.

Claims

Heat and mass transfer device for gas and liquid contact in a vortex flow, consisting of a body made in the form of a truncated cone, a nozzle for the gas-liquid mixture to exit to the separation, nozzles for the inlet and outlet of the liquid, a tangential tangential swirler and nozzle, characterized in that the device has a double a conical bottom without perforation and with perforation, in the wall of which holes are made for the removal of fluid flowing along the inner surface of the housing.