SU1533743A1 - Способ распылени жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  мокрой очистки газов в эжекционной трубе Вентури и может быть использовано в металлургической, химической и других отрасл х промышленности. С целью повышени  эффективности распылени  за счет повышени  степени использовани  энергии рабочего тела осуществл ют подачу балластирующей жидкости сначала на плоскость отражател , где она разбиваетс , и получение тонких пленок жидкости, которые ввод т в расширенную струю пара, имеющую давление, равное давлению окружающей среды. Жидкость ввод т со скоростью 25-30 м/с и перпендикул рно оси паровой струи, а затем дроб т и разгон ют ее в расширительном насадке. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к мокрой очистке газов и может быть использовано в черной и цветной металлургии , химп IPCKOK и других отрасл х

ПриМ11ШГ,1.ННОСТИ .

Цель изобретени  - повышение эЛ- Аектинности разгона и распьпсни  жидкости за счет повышени  степени использовани  jHeprnn пара.

Способ предполагает наиболее полно и рационально испочьзовать энер- г,ио рабочего тела (пара) дл  дроблени  и разгона балластирующей жидкости . Дл  этого лидкость ввод т в паровую струю по периметру выходного се- ченп  сопла. В этом сечении пар уже раэогналс л до сверхзвуковой скорости и об адает максимальной эьергией, достигнув максимально:о (предельного при расширении) переохлаждени , при котором метастабичьное изменение состо ни  уже происходить не может и поток лавинным (скачковым) процессом переходит в состо ние термодинамического равновеси  - переохлаждение заканчиваетс  скачком конденсации . Поэтому при введении балластирующей жидкости по периметру выходного сечени  сопла в уже расширенный поток она попадает не в среду пара, а в поток паровод ной смеси. В этом случае не происходит преждевременной конденсации пара и вс  энерги  его расходуетс  на дробление и разгон жидкости.

В способе предусмотрены услови , при которых максимальна  энерги  рабочего тела используетс  наиболее полно и рационально. Дл  наиболее лучшего дроблени  и разгона жидкости вводить ее необходимо тонкими пленками. Однако решить эту задачу

СП

со со

4

СО

путем подачи ее через щели или каналы меньшего сечени  можно при условии использовани  идеально чистой (без примесей) жидкости, что экономически не выгодно, иначе малые по сечению каналы будут очень быстро зарастать отложени ми. Согласно предлагаемому способу жидкость ввод т в паровую струю тонкими пленками через зазор, в 3-5 раз превышающий толщину пленки . Сначала жидкость подают на плоскость отражател , об которую струн жидкости разбивают и получают тонкие пленки, которые и ввод т в струю пара. Это очень важна  операци  в способе, так как она позволила использовать жесткую (без очистки) оборотную воду и получать при этом тонкие пленки воды.

Именно тонкие пленки вводимой балластирующей жидкости лучше распредел ютс  по сечению сопла, а капли продолговатой плоской формы имеют больший коэффициент лобового сопротивлени  потоку пара, чем компактна  стру  (парусность плоской капли), поэтому разгон таких капель осуществл етс  быстрее. Мала  толщина и плоска  форма капель обеспечивают также и дробление ее с меньшими затратами энергии. Благодар  этому энерги  потока пара расходуетс  наиболее рационально на разгон и дробление жидкости , при этом достигаютс  больша  скорость и высока  степень ее дисперсности .

Жидкость ввод т в паровой поток, имеющий статическое давление окружающей среды. Это позвол ет подавать балластирующую жидкость при более низком давлении, так как пленкам жидкости при проникновении в паровую струю необходимо преодолеть только лобовое сопротивление и сопротивление на трение при отсутствии противодавлени  со стороны пара, а кавитаци  не может оказывать сопротивление паровому потоку, его энерги  в более полной степени расходуетс  на дробление и разгон жидкости.

Благодар  тому, что подаваемую струю жидкости разбивают об плоскость отражател , где происходит соприкосновение с холодной поверхностью , а не с гор чими стенками сопла, на поверхности отражател  не нарастают отложени , которые могут изменить угол наклона плоскости от

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ражатеп  к оси паровой струи и тем самым нарушить подачу балластирующей жидкости перпендикул рно оси струи. Это очень важное условие, потому что необходимо не просто ввести балластирующую жидкость тонкими пленками в расширенную паровую струю, но и обеспечить наиболее эффективное ее дробление и разгон.

Любое другое направление подачи жидкости в струю снижает скорость проникновени  ее в поток пара, что не позвол ет капл м жидкости, поступающим по периметру, сомкнутьс  в центре и перекрыть все сечение расширительного насадка. В этом случае часть энергии пара будет потер на на разгон и дробление жидкости, вследствие чего сниз тс  разгонные скорости распыленной жидкости. Дл  этой же цели (полного перекрыти  сечени  расширительного насадка) необходимо поддерживать скорость введени  балластирующей жидкости в пределах 25-30 м/с. При введении жидкости со скоростью, меньшей 25 м/с, капли не смыкаютс  по всему сечению насадка в пределах его длины . Увепичивать же длину расширительного насадка нецелесообразно, так кал возрастут потери энергии струи пара на трение. Поэтому оптимальный минимальный предел скорости составл ет 25 м/с.

1

При увеличении скорости более

30 м/с могут происходить столкновени  капель жидкости, вводимых с диаметрально противоположных точек выходного сечени  сопла. Это приводит к возникновению местных трубулентных потоков в сечении расширительного насадка и увеличивает потери энергии пара на преодоление этих сопротивлений . Дл  исключени  таких потерь максимальный предел скорости введени  балластирующей жидкости необходимо поддерживать равным 30 м/с.

Чтобы обеспечить наиболее полное использование энергии струи пара, процесс последующего разгона и дроблени  жидкости целесообразно осуществл ть именно в расширительном разгонном насадке, так как при этом пар продолжает плавно расшир тьс , поэтому не тер ет своей энергии, а тратит ее на раз ген и дробление жидкости .

На чертеже схематически представлено устройство дл  реализации предлагаемого способа.

Устройство дл  распылени  жидкости содержит расширительное сопло Лавал  1, к которому подсоединена магистраль 2 дл  подачи пара, имеющего сверхкритическое давление. Сопло 1 выполнено в виде конфузора 3, горловой части

4и диффузора 5. Сопло 1 снабжено наружным кольцевым коллектором 6, который имеет каналы 7 дл  подачи балластирующей жидкости. Устройство снабжено также расширительным насадком

8. который установлен коаксиально соплу 1 с зазором от его диффузора 5. Торец расширительного насадка 8, обращенный к диффузору 5, выполнен в виде отражател  9, плоскости которого размерены под углом 85-95 к оси сопла 1, а оси каналов 7 дл  подачи балластирующей жидкости, выполненных в кольцевом коллекторе 6, установлены под углом 15-20° к плоскости отражател  9. Устройство устанавливают в эжекционной трубе Венту- ри (не показана).

Способ осуществл ют следующим образом ,

В магигтраль 2 подают пар с давлением 60-80 атн (сверхкритическое). Проход  через сопло 1, пар достигает сверхзвуковой скорости 1300- 1400 м/с и расшир етс  в диффузоре

5до давлени  окружающей среды (1 ати) В кольцевой коллектор 6 подают под давлением 3-4 ати балластирующую жидкость , котора  выходит через каналы

7 компактной струей со скоростью 30-40 м/с и под углом 15-20 удар етс  в плоскость отражател  9. При ударе об отражатель 9 стру  разбиваетс  и под углом 90 к оси сопла вводитс  в расширенную струю пара через затор между диффузором 5 и расширительным насадком 3. Причем балластирующа  жидкость разбиваетс  на тонкие пленки и вводитс  перпендикул рно в паровую среду со скоростью 25-30 м/с. Так как капли жидкости имеют плоскую форму, они оказывают струе пара больше сопротивлени  и быстрее разгон ютс  в расширительном насадке 8. При этом капли равномерно распредел ютс  по всему сечению насадка, перекрыва  его полностью. Энерги  пара тратитс  на дробление и разгон капель жидкости до скоростей 270-300 м/с.

0

0

5

Большие скорости и высока  степень дисперсности распыленной жидкости способствуют более эффективному процессу пылеулавливани  и повышению коэффи- цинта эжекции в трубе Вентури.

Пылеулавливание осуществл ют в системе газоочистки распылительных сушилок, в эжекционной трубе Вентури в приемной камере (не показаны) устанавливают сверхзвуковое паро- жидкостное сопло Лавал  1 с коллектором дл  подачи балластирующей жидкости. В магистраль 2 подают 5 5000 м/ч пара со сверхкритическим давлением, равным 64 эти. Проход  через расшир ющеес  сопло 1, пар достигает сверхзвуковой скорости 1310м/с и расшир етс  в диффузоре 3. На выходе из диффузора 5 пар имеет статическое давление, равное 1 ати, т.е. равное давлению окружающей среды. В кольцевой коллектор 6 под давлением 4 ати подают 14 м3/ч оборотной воды, имеющей механические примеси. Через каналы 7 коллектора 6 вода выходит компактной струей под уголом 20° к плоскости отражател  9 со скоростью 40 м/с, удар етс  об плоскость отражател  9 и разбиваетс  на тонкие пленки - плоские тонкие капли толщиной 0,6-1 мм, которые ввод тс  в расширенный поток (количество сопел 7-4 шт.). Капли воды ввод т перпендикул рно оси парового потока со скоростью 30 м/с, что обеспечивает полное их смыкание по сечению расширительного насадка 8, т.е. равномерно распредел ютс  по всему сечению насадка 8. Температура пара на выходе из диффузора 80°С, температура поверхности отражател  80 С, поэтому не наблюдаетс  отложений по поверхности отражател  9.

Так как капли воды имеют плоскую (удлиненную) форму, то они разгон ютс  энергией пара быстрее, чем компактна  стру , и дроб тс  на более тонкодисперсную фракцию. Скорость парожидкостного потока на выходе составл ет 280 м/с. Коэффициент эжекции, образуемый этим потоком, 13,5. Дисперсность воды 60 мк. Скорость запыленного потока 50 м/с в горловине эжекционной трубы Вентури, поэтому разность скоростей составл ет 230 м/с, что  вл етс  фактором, улучшающим пылеотделение так же, как и высока  степень дисперсности.

0

5

0

5

0

5

8ода

Пор

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ распыления жидкости для мокрой очистки газов в эжекционной трубе Вентури, включающий подачу пара, имеющего сверхкритическое давление, в расширяющееся сопло и подачу под давлением балластирующей жидкости в струю пара, дробление жидкости и разгон ее, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекг тивности разгона и распыления жид- кости за счет повышения степени ис-? пользования энергии пара, балластирующую жидкость подают на отражатель, . получают пленки жидкости, которые вводят по периметру выходного сечения сопла в расширенную струю пара перпендикулярно ее оси со скоростью 25-30 м/с, при этом давление 5 пара на срезе, сопла равно давлению окружающей среды»