SU1150040A1 - Устройство дл очистки газа - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА, содержащее вихревую трубу с тангенциальным входным соплом, осевым выходным отверстием, диафрагмой, установленной в выходном отверстии, и охлаждакш1ей рубашкой, имеюп1ей патрубки ввода и вывода теплоносител , сепаратор с кожухом дл  сбора жидкости и с осевым выходным патрубком, трубку дл  редиркулирующего газа, выходной конец которой расположен по оси. диафрагмы , отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности очистки газа от кбнденсирующихс  примесей, сепаратор снабжен завихрителем и установленными концентрично в кожухе сепаратора кольцевыми цилиндрическими наружной и внутренней замкнутыми камерами,внутренн   камера снабжена выходным патрубком и входным патрубком ,соединенным с патрубком вывода теплоносител  охлаждающей рубашки , а наружна  камера выполнена с кольцевой цилиндрической перегородкой, прикрепленной к нижней торцовой стенке камеры, и с патрубком дл  ввода газа, входной конец которого расположен концентрично снаружи выходного конца трубки дл  рециркулирующего газа, а выходной конец присоединен к камере у ее внутренней ,стенки, входной конец трубки дл  рециркули (Л рующего газа присоединен к этой камере у ее внешней стенки, при этом нижний конец внешней стенки камеры расположен на рассто нии от стенки сепаратора с образованием кольцевого канала, сообщаищего полость сепаратора с полостью кожуха, а верхний конец внешней стенки камеры образует ел кольцевр-й канал с выходным патрубком сепаратора, перед которым установлен завихритель. 4;;; О

Description

Изобретение относитс  к технике сепарации газов и газообразных примесей и может быть использовано дл  очистки сжатых газов от токсичных примесей, например окислов азота. Цель изобретени  - повьшение эффективности очистки газа от конденси рующихс  примесей. На фиг. 1 представлено устройство , разрез; на фиг. 2-распределение давлени  на выходе вихревой трубы.по радиусу диафрагмы при входном давлении Pgi 4 кгс/см и ТЙУ 293 К; на фиг. 3 - распределение температуры на выходе вихревой трубы по радиусу диафрагмы. Устройство содержит охлаждаемую вихревую трубу, состо щую из входной части 1 с патрубком 2 дл  подачи загр зненного газа, сообщающимс  с полостью трубы через тангеш:;иальное входное сопло 3 и осевое выходное отверстие 4, в котором установлена диафрагма 5, и цилиндрического корпуса 6, расположенного в рубашке охлаждени  7 с патрубками дл  подачи 8 и вывода 9 теплоносител , сепаратора 10 с кожухом 11 дл  сбора жидкости и отвода ее через патрубки 12 и с осевым выходным патрубком 13. В кожухе 11 сепаратора 10 концентрично установлены кольцевые цилиндрические наружные 14 и внутренн   15 камеры, последн   снабжена патруб ками - выходным t6 и входным 17, сое диненнь1м с патрубком 9 вывода теплоносител  охлаждающей рубашки 7, а на ружна  камера 14 вьтолнена с кольцевой цилиндрической перегородкой 18, прикрепленной к нижней торцовой стенке камеры, и с патрубком 19 ввода газа, входной конец которого расположен концентрично снаружи выходного конца трубки 20 дл  рециркулирующего газа, а выходной конец присоединен к камере 14 у ее внутренней стенки 21, входной конец трубки 20 дл  рециркулирующего газа присоединен к камере 14 у ее внешней стенки . Сепаратор 10 и выходной патрубок 13 с внешней стенкой камеры 14 образ ет кольцевые каналы 22 и 23 соответственно . Перед патрубком f3 уставовлен завихритель 24, вьтолненный в виде шнека. Устройство работает следующим образом. Через патрубок 2 и входр1ую часть 1 вихревой трубь подают загр зненный газ, вход щий через тангенциальное входное сопло 3. При вращении газа внутри трубы часть его мен ет направление и движетс  в сторону диафрагмы 5. При этом происходит обмен кинетической и внутренней энергией. В результате осевые слои газа охлажаютс , а наружные нагреваютс . Во внутреннюю полость рубашки охлаждени  7 через патрубок 8 подают теплоноситель (воду) дл  охлаждени  1щлиндрического корпуса 6 вихревой трубы . Нагрета  вода поступает патрубок вывода 9 в патрубок 17,- а затем во внутреннюю камеру 15 и сливаетс  через патрубок 16. За счет интенсивного омывани  внешней стенки корпуса 6 энерги  гор чего потока газа передаетс  в виде тепла охлаждающей воде, котора  нагреваетс  до t -v 70°С. Так как энерги  передаетс  одновременно с образованием гор чего потока и его охлаждением, происходит резкое пон №ение температуры газа на выходе из диафрагмы 5. Благодар  высоким значени м тангенциальных скоростей и низкой температуре газа на выходе из диафрагмы 5 происходит конденсаци  токсичных примесей в газе-носителе вплоть до капель, которые под действием центробежных сил отбрасываютс  к внутренней стенке сепаратора 10 и через кольцевой канал 22 отвод тс  в ко- жух 11 дл  сбора жидкости. По оси диафрагмы 5 движетс  холодньй газ, содержащий большой процент мелкодисперсных частиц жидкости, на которые центробежные силы не оказывают заметного воздействи . Поскольку во вращающемс  вихре имеет место расслоение газа по температуре, то соответственно имеет место расслоение газа по давлению. Поэтому часть газа с частицами жидкости поступает во внутреннюю полость камеры 14 по патрубку 19 и выводитс  наружу через трубку 20. На фиг; 2 и 3 изображены эпюры давлений и температур на выходе охлаждаемой вихревой трубы по радиусу диафрагмы охлаждаемой вихревой трубы при входном давлении Pgj, 4 кгс/см и температуре Т 293 К. Из графика распределени  давлени  по радиусу диафрагмы следует, что с уменьшени31

ем радиуса происходит уменьшение давлени  газового потока и наоборот Поэтому, чем больше зазор между концентрическими патрубком 19 и трубкой 20, тем больше перепад давлений между ними. В приведенном примере перепад давлений составл ет 11 ,4 кгс/см, а при увеличении давлени  на входе более 4 кгс/см перепад может Составл ть несколько атмосфер и выше.

Также И2 мен етс  и температура газового потока по радиусу. В приведенном примере обща  температура на выходе из диафрагмы Т, 240 238 К, а температура газа, отбираема  из центральных слоев патрубка 19, равна Т 200-210 К.

Температура же воды, подаваемой на нагревание кожуха 15 из полости .рубашки охлаждени  7 вихревой трубы, составл ет Т 313-323 К.

Таким образом, основной газовьй поток, содержащий 30 мае.% частиц размером 0,28-0,56 мкм и имеющий температуру Т 240 К, подаетс  в зазор между камерами 14 и 15, наруж404

на  из которых охлаждена до Т 210220 К, а внутренн   нагрета до Т 300-310 К. Наиболее, мелкие частицы у нагретой поверхности испар ютс , вызыва  их движение к холодной стенке, а пары их конденсируютс  на более крупных, вызыва  их рост, и за счет вихревого движени  очищаемого газа в зазоре между камерами 14 и

15 происходит их вывод из потока на завихритель 24. После чего укрупненные капли жидкости через кольцевой канал 23 поступают в кожух 11. При этом часть недоочищенного газа поступает из камеры 14 по трубке 20 на доочистку, т.е. посто нно циркулирует по контуру.,

Использование изобретени  позвол ет увеличить размер мелкодисперсных частиц на выходе вихревой трубы не менее, чем в 10 раз, и тем самым увеличить эффективность очистки по сравнению с прототипом на 20-25%,

что составл ет 92-94%. Это достигает, с  за счет использовани  температурного перепада и разности давлений.

,-г

Рнг/см 2

1.5

1

0.5

Фиг.г

Фие.Ъ

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА, содержащее вихревую трубу с тангенциальным входным соплом, осевым выходным отверстием, диафрагмой, установленной в выходном отверстии, и охлаждающей рубашкой, имеющей патрубки ввода и вывода теплоносителя, сепаратор с кожухом для сбора жидкости и с осевым выходным патрубком, трубку для рециркулирующего газа, выходной конец которой расположен по оси диафрагмы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа от конденсирующихся примесей, сепаратор снабжен завихри телем и установленными концентрично в кожухе сепаратора кольцевыми цилиндрическими наружной и внутренней замкнутыми камерами,внутренняя камера снабжена выходным патрубком и входным патрубком,соединенным с патрубком вывода теплоносителя охлаждающей рубашки,а наружная камера выполнена с кольцевой цилиндрической перегородкой, прикрепленной к нижней торцовой стенке камеры, и с патрубком для ввода газа, входной конец которого расположен концентрично снаружи выходного конца трубки для рециркулирующего газа, а выходной конец присоединен к камере у ее внутренней.стенки, входной конец трубки для рециркулирующего газа присоединен к этой камере у ее внешней стенки, при этом нижний конец внешней стенки камеры расположен на расстоянии от стенки сепаратора с образованием кольцевого канала, сообщающего полость сепаратора с полостью кожуха, а верхний конец внешней стенки камеры образует кольцевой канал с выходным патрубком сепаратора, перед которым установлен завихритель.

   >

   1 1150040 *