RU30622U1 - Распылительный тепломассообменный аппарат - Google Patents

Description

:200213S448

IMppplfliljilppniW . РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к анпаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ - жидкость, таких, как абсорбция, охлаждение, пылеулавливание, аэрация, и может найти применение в химической и смежных с ней отраслях промышленности.

Известен тепломассообменный аппарат (см. а.с. СССР № 959809, B01D 53/18, б.и. № 35, 1982 г.), включающий корпус с патрубками ввода и вывода, взаимодействующих фаз, образованный передней, задней и торцовыми стенками и разделенный вдоль наклонной перегородкой на контактную и сепарационную зоны, при этом в контактной зоне размещены распылители и контактный элемент.

Недостатком данного аппарата является то, что сетка контактного элемента перекрывает только часть зоны контакта, имеет проход для газа одной стороны, поэтому газ, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, перед сеткой поворачивает к зазору между ней и передней стенкой, затем под сеткой направляется в противоположн)то сторону под перегрузку и далее в зону сепарации. Таким образом, газ дважды пересекает поток капель с большой относительной скоростью. Однако не весь факел подвергается вторичному дроблению на сетке, так как сетка перегораживает лишь часть сечения контактной зоны. Часть капель отклоняется поперечным потоком газа в сторону зазора между сеткой и передней стенкой. Если этот зазор невелик, то сопротивление ходу газа сравнительно высоко. Чем больше зазор, тем меньше сетка, тем меньше влияние на эффективность процесса. Кроме того, равномерность процесса при такой конструкции снижается. Например, часть

МПКВОШ53/18

факела под сеткой около перегородки вступает в контакт с более отработанным газом, чем около зазора.

Ближайшим аналогом (прототипом) является распылительный тепломассообменный аппарат (см. а.с. СССР № 1165441, B01D 53/18, б.и. JV2 25, 1985 г.), состоящий из корпуса с патрубками ввода и вывода взаимодействующих сред, образованного передней, задней и торцовыми стенками и разделенного вдоль наклонной перегородкой на контактную и сепарационную зоны. В контактной зоне размещены распылители и контактный элемент. Контактный элемент данного аппарата выполнен из эквидистантно установленных Г-образных перегородок. Каждая из перегородок состоит из сплошной и сетчатой пластин. Свободный конец сплошных пластин ориентирован в сторону распылителей. Передняя стенка корпуса в нижней части выполнена с изгибом параллельно сетчатым пластинам.

Недостатками данного аппарата являются сложность конструкции корпуса аппарата, вызванная наличием изгиба в передней стенке корпуса. Выполнение контактного элемента состоящим из двух частей также усложняет конструкцию аппарата. Прямоугольная форма сечения контактной зоны не позволяет обеспечить достаточно полное перекрытие факелами жидкости сечения контактной зоны аппарата из-за наличия неперекрытых угловых зон в сечении. Как следствие недостаточного перекрытия сечения зоны контакта уменьшается эффективность эжекции газа факелами жидкости. Перекрытие контактными элементами сечения зоны контакта создает высокое аэродинамическое сопротивление, не позволяющее газу с достаточной эффективностью проходить через аппарат.

Целью заявляемой полезной модели является создание аппарата, позволяющего устранить недостаточное перекрытие сечения зоны контакта

аппарата факелами жидкости, улучшить эжекцию газа факелами жидкости, упростить конструкцию аппарата, снизить материалоемкость при производстве аппарата, упростить форму контактного элемента и уменьшить аэродинамическое сопротивление аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что распылительный тепломассообменный аппарат включает корпус, разделенный на контактную и сепарационную зоны, с установленными внутри контактной зоны распылителями и эквидистантно установленными наклонными контактными элементами. Внутри сепарационной зоны установлены лопасти. Корпус аппарата имеет цилиндрическую форму. Внутри корпуса установлена обечайка. Контактный элемент выполнен в виде сетчатого кольцевого сектора. Контактные элементы и лопасти установлены с возможностью враш,ения относительно оси корпуса аппарата. Обечайка может иметь коническую форму.

Выполнение корпуса цилиндрическим позволяет упростить конструкцию аппарата, в связи с тем, что отсутствуют уступы в стенке аппарата, и уменьшает материалоемкость, т. к. эта форма обеспечивает минимальный периметр аппарата при равных плош,адях сечения. Цилиндрическая форма позволяет улучшить перекрытие факелами жидкости сечения контактной зоны аппарата, поскольку нет плохо перекрываемых углов и, как следствие, улучшается эжекция газа факелами жидкости. Выполнение контактного элемента в виде сетчатого кольцевого сектора упрош;ает его конструкцию и позволяет полностью перекрыть сечение контактной зоны для обеспечения дробления всех крупных капель. Установка контактных элементов наклонными позволяет обечайке выполнять роль отражателя капель отлетевших от контактного элемента, чтобы капли не попадали в зазоры между пластинами контактного элемента, тем самым

увеличивая время пребывания капель в контактной зоне и улучшая качество тепломассообмена. Вращение контактного элемента и лопастей позволяет дополнительно нагнетать газ в контактную зону, что снижает аэродинамическое сопротивление аппарата и улучшает тепломассообмен. Выполнение обечайки в виде конуса позволяет резко снизить скорость газа в результате увеличения проходного сечения обечайки и, следовательно, уменьшить его несуш;ую способность, что дополнительно увеличивает сепарацию жидкости и газа и уменьшает каплеунос.

На фигуре изображен распылительный тепломассообменный аппарат, продольный разрез.

Распылительный тепломассообменный аппарат включает цилиндрический корпус 1 со сплошным дниш;ем 2. Внутри корпуса установлена обечайка 3, прикрепленная к корпусу 1 посредством радиально установленных кронштейнов 4. Обечайка 3 делит пространство аппарата на контактную зону 5 и зону сепарации 6. Обечайка 3 может иметь цилиндрическую или коническую форму. Обечайка 3 образует с корпусом 1 входное 7 и выходное 8 окна. В верхней части цилиндрического корпуса 1, на кронштейнах 4, расположен круговой коллектор 9 в виде трубы с патрубками 10, на которых установлены форсунки 11. Количество форсунок 11 выбрано таким образом, чтобы факелы перекрывали в свету все кольцевое сечение аппарата. К обечайке 3 на роликах 12 подвижно установлена обечайка 13, на внешней стороне которой эквидистантно и наклонно установлены контактные элементы 14, выполненные в форме сетчатого кольцевого сектора. Внутри обечайки 13 с наклоном установлены лопасти 15. Наклон лопастей 15 противоположен наклону контактных элементов 14. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 16 для отвода обработанной жидкости. К коллектору присоединен патрубок 17.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость подается в патрубок 17, из которого через коллектор 9, поступает на форсунки 12 и распыливается на капли разного размера, образуя факелы, которые полностью перекрывают сечение аппарата в свету. Факелы эжектируют газ, поступающий в контактную зону аппарата через входное окно 7. Мелкие капли быстро тормозятся и, достигнув контактного элемента 14, в большинстве своем свободно проходят сквозь него, а крупные капли ударяются о сетку контактного элемента 14, в результате чего затормаживаются и дробятся, что приводит к увеличению времени и поверхности контакта взаимодействующих фаз, а также происходит турбулизация фаз, за счет чего возрастают коэффициенты тепло- и массопередачи. Удары капель о сетку контактного элемента 14 приводят в движение контактные элементы 14 и лопасти 15, заставляя их вращаться относительно оси аппарата. Это вращение контактных элементов 14 и лопастей 15 дополнительно нагнетает газ в аппарат. Большинство капель оседает в нижней части корпуса 1 аппарата. Потоки газа проходят по пути наименьшего сопротивления через зазоры между контактными элементами 14, а после прохождения контактной зоны поворачиваются и поступают в обечайку 3, поднимаются по ней и удаляются из аппарата через выходное окно 8 в окружающую атмосферу. Мелкие капли жидкости, захваченные газом, сепарируются от него при повороте газа на выходе из контактной зоны. При выполнении обечайки 3 в виде конуса в результате увеличения проходного сечения обечайки происходит резкое снижение скорости газа и, следовательно, уменьшение его несущей способности, что дополнительно увеличивает сепарацию жидкости и газа и уменьшает каплеунос. Жидкость из аппарата удаляется через патрубок 16.

Предлагаемый аппарат позволяет увеличить эффективность процессов аэрации, охлаждения воды и других процессов тепломассообмена. Аппарат может быть изготовлен с помощью имеющегося оборудования по существующим технологиям.

Claims (2)

1. Распылительный тепломассообменный аппарат, включающий корпус, разделенный на контактную и сепарационную зоны, с установленными внутри контактной зоны распылителями и эквидистантно установленными наклонными контактными элементами, отличающийся тем, что аппарат снабжен обечайкой и лопастями, установленными внутри корпуса, корпус выполнен цилиндрическим, контактный элемент выполнен в виде сетчатого кольцевого сектора, лопасти установлены с наклоном в сторону, противоположную наклону контактных элементов, лопасти и контактные элементы установлены с возможностью вращения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обечайка имеет коническую форму.