SU969299A1 - Пенно-вихревой аппарат - Google Patents

Description

(54) ПЕННО-ВИХРЕВОЙ АППАРАТ

Изобретение относитс  к химической, нефтехимической , энергетической и другим отрасл м промышленности и может быть использовано дл  проведени  тепломассообменных процессов и дл  очистки газов от масла и других жидкостей. Известен пенный аппарат, включающий корпус с патрубками дл  входа газа и штуцерами ввода и вывода жидкости, сепаратор и закручиватель, выполненный в виде перекрещивающихс  лопаток, сделанных в виде части винта. Газ поступает в верхнюю часть корпуса, получает первый вращательный импульс, опускаетс  к поверхности жидкости , проходит через каналы закручивател , получает вращательное движение и поступает в вертикальную цилиндрическую выхлопную трубу, где образует вместе с инжектируемой жидкостью подвижной слой пены , в котором происходит обработка газа. Отбой капель осуществл етс  в сепараторе, расположенном в верхней части выхлопной трубы 1. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  пенно-вихревой аппарат. включающий частично заполненный жидкостью корпус с патрубками дл  ввода и вывода газа и жидкости, по оси корпуса с возможностью вращени  установлена трубка, в нижней части которой расположен установленный с зазором относительно дна аппарата полый цилиндр, а в верхней ее части расположены вихрева  камера и сепаратор 2. Нар ду с положительными качествами подобных аппаратов имеетс  и р д недостатков . При организации пенного сло  в закручивателе аппарата вследствие наличи  осевой составл ющей скорости происходит неполное использование энергии поступающего газового потока дл  закрутки газожидкостного сло . При этом уменьшаетс  центробежное ускорение, увеличиваетс  размер пузырей газа, которые барбатируют через жидкость, т. е. уменьшаетс  поверхность контакта фаз, отчего зависит эффективность обработки газа и производительность аппаратов . Увеличить скорость в этих аппаратах можно только до определенной критической скорости, после чего начинаетс  интенсивный вынос капель, отделение которых не может обеспечить установленный сепаратор. Чтобы снизить каплеунос, требуетс  увеличение размеров аппарата, что повышает его металлоемкость. Цель изобретени  - интенсификаци  и повышение эффективности очистки газа и процессов тепломассообмена. Поставленна  цель достигаетс  тем, что пенно-вихревой аппарат дл  тепломассообмена и очистки газов, включающий частично заполненный жидкостью корпус с патрубками дл  ввода и вывода газа и жидкости, по оси корпуса с возможностью вращени  установлена трубка, в нижней части которой расположен установленный с зазором относительно дна аппарата полый цилиндр, а в верхней ее части над жидкостной ванной расположены вихрева  камера и сепаратор, снабжен выполненным в виде змеевика охладителем , размешенным в цилиндре и прикрепленным к верхней кромке трубки диском с лопатками, установленными в вихревой камере, при этом камера снабжена сливными трубками, погруженными в жидкостную ванну. Характерной особенностью аппарата  вл етс  то, что подача охлажденной жидкоети в вихревую камеру осуществл етс  самотеком во вращающейс  трубке, снабженной эффективным охладителем, и охлаждаетс  только та часть жидкости, котора  необходима дл  подпитки динамического двухфазного сло  и поддержани  температуры, необходимой дл  создани  условий конденсации пара на поверхности капель и коагул ции высокодисперсных частиц. Причем до поступлени  газожидкостной смеси в пенный слой основна  часть жидкости отдел етс  от газа, поэтому необходимо подавать меньшее количество холодной жидкости дл  проведени  эффективной обработки газа. На фиг. 1 изображен пенно-вихревой аппарат; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. ,-го Пенно-вихревои аппарат состоит из пуса 1 с патрубками 2 дл  слива жидкости , 3 дл  отвода газа и 4 дл  подачи газа , переход щего в улитку 5, внешн   стенка которой образована пакетом пластин 6, собранных с зазором между ними. Внутри корпуса 1 установлен завихритель, представл ющий собой вихревую камеру 7, котора  включает направл ющий аппарат 8 с тангенциальными щел ми 9, поддон 10 с трубкой 11 дл  слива жидкости и верхней профилированной стенкой 12 со сливной трубкой 13. В рабочей зоне вихревой камеры 7 размещен диск 14 с лопаст ми 15. Диск 14 жестко насажен на верхний конец трубки 16, котора  крепитс  на подщипниках 17, вращаетс  вместе с диском 14 и служит дл  подачи жидкости в вихревую камеру 7. Трубка 16 вместе с охладителем 18, выполненным в виде змеевика с плотными витками, вставлена в полый цилиндр 19. Цилиндр 19 установлен в ресивернои части аппарата с зазором относительно его дна. В верхней части аппарата расположен вихревой батарейный сепаратор, состо щий из пр моточных двухступенчатых элементов. Перва  ступень каждого элемента представл ет собой камеру 20 с завихрителем 21, закрепленную на трубной доске 22. Выхлопные трубки 23,  вл ющиес  второй ступенью, смонтированы на доске 24. Камера 20 расположена с зазором относительно выхлопной трубки 23 дл  слива капелек жидкости из нее. Аппарат работает следующим образом. Через патрубок 4 газожидкостна  смесь поступает в спиральную улитку 5, где она закручиваетс  и капли отбрасываютс  центробежными силами к внешней стенке. Больща  часть капель попадает в зазоры между пластинами 6, затем жидкость сливаетс  в ресивер через кольцевой зазор между корпусом 1 и внешней стороной пакета пластин 6. Газ с оставшейс  частью жидкости в виде пара и мелких капель через тангенциальные щели 9 направл ющего аппарата 8 поступает в рабочую зону вихревой камеры 7. За счет энергии движущегос  газа закручиваетс  диск 14 с лопатками 15 и трубкой 16. При этом, по оси вихревой камерьГ образуетс  зона разрежени . Из-за разрежени  в камере и вращени  трубки 16 охлажденна  жидкость поднимаетс  вверх, поступает на диск 14, получает центробежное ускорение и отбрасываетс  в рабочую зону вихревой камеры 7. При барботаже газа в жидкость образуетс  двухфазный динамический слой, в котором интенсивно проход т процессы конденсации паров и коагул ции мельчайших частиц. Так как в вихревой камере почти вс  кинетическа  энерги  газового потока идет на закрутку газа, то создаютс  большие центробежные силы, которые удерживают пенный кольцевой вращающийс  слой. Кроме того, гиперболический профиль верхней стенки 12 вихревой камеры способствукt-fj ет стабилизации вращающегос  сло , а концы лопаток 15, наход сь в пенном слое, создают дополнительную подкрутку газа. Жидкость собираетс  в поддоне 10 и затем сливаетс  через трубку 11 в ресиверную часть аппарата. За счет того, что охладитель помещен в полый цилиндр 19, отдел ющий небольшой объем в ресивернои части, охлаждаетс  не вс  жидкость. Небольша  часть жидкости поступает в цилиндр 19, огибает змеевик охладител  18 и поднимаетс  по вращающейс  трубке 16 вверх. Избыток жидкости выводитс  из аппарата через патрубок 2. Вследствие охлаждени  жидкости, а также перемешивани  фаз и непрерывного обновлени  поверхности соприкосновени  газа и жидкости протекает интенсивный процесс обработки газа, после чего газожидкостна  смесь поднимаетс  по спирали вверх по профилированной стенке 12, котора  отдел ет вихревую камеру 7 от сепаратора. При этом благодар  профилированной стенке 12 пленки и крупные капли жидкости-стекают по ней вниз. Лопатки 15 также служат дл  предотвращени  брызгоуноса. Далее газ поступает во входную полость сепаратора, где за счет расширени  газового потока и распределени  его по завихрител м 21 камер 20 происходит отделение наиболее крупнодисперсной фракции. Уловленна  жидкость стекает на внешнюю сторону верхней стенки 12 вихревой камеры 7 и сливаетс  по трубке 13 в ресиверную часть аппарата. Затем газ через завихрители 21 поступает в камеры 20 и приобретает большую тангенциальную скорость. Частицы интенсивно отдел ютс  и отвод тс  в кольцевую шель между камерой 20 и выхлопным патрубком 23. Потом газ из камеры 20 с сильной закруткой входит в выхлопной патрубок 23, где за счет уменьшени  радиуса и увеличени  тангенциальной скорости вращени  происходит дальнейша  очистка остатков частиц жидкости. Уловленна  жидкость стекает на трубные доски 22 и 24 и отводитс  через патрубки 2, а очищенный газ выводитс  через патрубок 3.

Предлагаемый пенно-вихревой аппарат имеет р д преимуществ по сравнению с известным . Создание пенного сло  в нем осуществл етс  с наименьшей потерей энергии газового потока. Он обеспечивает устойчивый вращающийс  газожидкостный слой, имеющий большую площадь контактнровани  фаз, допускает высокие скорости газа без увеличени  размеров аппарата, и.меет встроенный экономичный охладитель, обеспечивающий охлаждение жидкости, необ L .

ходимой дл  проведени  процессов тепломассообмена . В аппарате создаютс  услови  дл  высокоэффективной обработки газов при большой его производительности. При. этом отпадает необходимость ставить дополнительно вне аппарата охладитель и насос дл  подачи жидкости. Пенно-вихревой аппарат компактен, удобен в обслуживании.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 637134, кл. В 01 D 47/04, 1977.

2.Патент ФРГ № 1471602, кл. 12 е 2/01 опублик. 22.04.71.

±А

8

5

Фиг. 2