UA141351U

UA141351U - FOAM APPARATUS

Info

Publication number: UA141351U
Application number: UAU201907739U
Authority: UA
Inventors: Олександр Олександрович Ляпощенко; Євгенія Володимирівна Манойло; Олег Миколайович Хухрянський; Віктор Федорович Моїсєєв
Original assignee: Сумський Державний Університет
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-04-10

Abstract

Пінний апарат містить вертикальний корпус, патрубки введення і відведення газу, патрубки введення і відведення рідини, зрошувач, провальні тарілки, над площинами яких розміщені один над одним принаймні два стабілізатори пінного шару у вигляді стільникових ґрат, що складаються з пластин, які нахилені відносно направлення газового потоку. Пластини стабілізаторів пінного шару виконані з тонкого плоского та гофрованого листового матеріалу. Гофри виконані під кутом до горизонту, а пластини стабілізаторів встановлені на ребро, розташовані паралельно одна одній та чергуються між собою, з утворенням чарунок трикутного профілю з кутом при вершині, що дорівнює 60°. При цьому гофровані пластини розташовані з поворотом на 180° одна до одної, а верхній стабілізатор встановлений з поворотом 90° до нижнього стабілізатора. Стабілізатори встановлені над площиною тарілки на висоті 0,3-0,4 висоти міжтарілкового простору, а висота стабілізатора складає 0,1-0,2 висоти міжтарілкового простору.The foam apparatus comprises a vertical housing, gas inlet and outlet pipes, liquid inlet and outlet pipes, sprinkler, failure plates, above the planes of which are placed one above the other at least two foam layer stabilizers in the form of honeycomb lattices consisting of plates inclined relative to the gas direction. flow. Plates of foam layer stabilizers are made of thin flat and corrugated sheet material. The corrugations are made at an angle to the horizon, and the stabilizer plates are mounted on the edge, located parallel to each other and alternating with each other, with the formation of cells of triangular profile with an angle at the apex equal to 60 °. The corrugated plates are rotated 180 ° to each other, and the upper stabilizer is installed with a rotation of 90 ° to the lower stabilizer. The stabilizers are installed above the plane of the plate at a height of 0.3-0.4 height of the interplate space, and the height of the stabilizer is 0.1-0.2 height of the interplate space.

Description

Корисна модель належить до апаратів мокрої очистки газів від зважених диспергованих та газоподібних шкідливих домішок та призначена для проведення процесів тепломасообміну між газом і рідиною в хімічній, харчовій, металургійній, нафтогазовій галузях промисловості та енергетиці.The useful model belongs to the devices for wet cleaning of gases from suspended dispersed and gaseous harmful impurities and is intended for heat and mass exchange processes between gas and liquid in the chemical, food, metallurgical, oil and gas industries and energy industries.

Відомий пінний апарат (А. с. СРСР Мо 691164, кл. ВО10О 47/04 від 15.10.79), який складається з вертикального корпусу, усередині якого розташована тарілка провального типу і над нею стабілізатор пінного шару, виконаний у вигляді решітки, що складається з вертикальних пластин.The well-known foam apparatus (A. of the USSR Mo 691164, cl. VO10О 47/04 dated 15.10.79), which consists of a vertical body, inside which there is a drop-type plate and above it a stabilizer of the foam layer, made in the form of a folding lattice from vertical plates.

До недоліків відомого пристрою належать: - наявність бризковіднесення; - недостатньо розвинена пінна структура, у зв'язку з близьким розташуванням стабілізатора до тарілки; - забивання апарата при роботі з забрудненими газами.Disadvantages of the known device include: - presence of sprinkler; - insufficiently developed foam structure due to the close location of the stabilizer to the plate; - clogging of the device when working with contaminated gases.

Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, до об'єкта, що заявляється, є пінний апарат (А. с. СРСР Мо 578091, кл. ВО1О 47/04 від 24.10.77), який складається з вертикального корпусу з вхідним та вихідним патрубками. Всередині корпусу розташована тарілка провального типу і два стабілізатори пінного шару, виконані у вигляді стільникових грат, що складаються з пластин, які нахилені відносно направлення газового потоку. Другий стабілізатор пінного шару встановлено для зменшення бризковіднесення.The closest in technical essence and the result achieved to the claimed object is the foam apparatus (A.s. of the USSR Mo 578091, cl. VO1O 47/04 dated 10.24.77), which consists of a vertical body with an input and outlet pipes. Inside the case there is a drop-type plate and two stabilizers of the foam layer, made in the form of honeycomb grids, consisting of plates that are inclined relative to the direction of the gas flow. The second stabilizer of the foam layer is installed to reduce splashing.

До причин, що перешкоджають досягненню високої продуктивності при використанні відомого пристрою, належать: - значний гідравлічний опір; - наявність бризковіднесення.The reasons preventing the achievement of high productivity when using the known device include: - significant hydraulic resistance; - the presence of sprinklers.

Задачею даної корисної моделі є підвищення ефективності процесу очистки газів від диспергованих твердих домішок, зменшення енерговитрат за рахунок зменшення бризковіднесення та гідравлічного опору, а також інтенсифікація тепломасообміну і підвищення продуктивності апарата за рахунок турбулізації газорідинного середовища та організації поперечного перемішування та розвиненої пінної структури на внутрішніх елементах апарата.The purpose of this useful model is to increase the efficiency of the process of cleaning gases from dispersed solid impurities, reduce energy consumption due to the reduction of splashing and hydraulic resistance, as well as intensification of heat and mass transfer and increase the productivity of the device due to the turbulence of the gas-liquid environment and the organization of transverse mixing and the developed foam structure on the internal elements of the device .

Поставлена задача вирішується тим, що в пінному апараті, що містить вертикальний корпус, патрубки введення і відведення газу, патрубками введення і відведення рідини, зрошувач, провальні тарілкию, над площинами яких розміщені один над одним, принаймні два стабілізатори пінного шару у вигляді стільникових грат, що складаються з пластин, які нахилені відносно направлення газового потоку, згідно з корисною моделлю, пластини стабілізаторів пінного шару виконані з тонкого плоского та гофрованого листового матеріалу, при цьому гофри виконані під кутом до горизонту, а пластини встановлені на ребро, розташовані паралельно одна одній та чергуються між собою, з утворенням чарунок трикутного профілю з кутом при вершині, що дорівнює 60", причому гофровані пластини розташовані з поворотом на 180" одна до одної, а верхній стабілізатор встановлений з поворотом 90" до нижнього стабілізатора, крім того, стабілізатори встановлені над площиною тарілки на висоті 0,3-0,4 висоти міжтарілкового простору, а висота стабілізатора складає 0,1-0,2 висоти міжтарілкового простору.The task is solved by the fact that in the foam apparatus, which contains a vertical body, gas inlet and outlet nozzles, liquid inlet and outlet nozzles, an irrigator, hollow plates, the planes of which are placed one above the other, at least two stabilizers of the foam layer in the form of honeycomb lattices, consisting of plates that are inclined relative to the direction of the gas flow, according to a useful model, the plates of the foam layer stabilizers are made of thin flat and corrugated sheet material, the corrugations are made at an angle to the horizon, and the plates are mounted on an edge, located parallel to each other and alternating with each other, with the formation of cells of a triangular profile with an angle at the top equal to 60", and the corrugated plates are located with a rotation of 180" to each other, and the upper stabilizer is installed with a rotation of 90" to the lower stabilizer, in addition, the stabilizers are installed above the plane of the plate at a height of 0.3-0.4 of the height of the interplate space, and in the height of the stabilizer is 0.1-0.2 of the height of the interplate space.

Крім цього, вільний переріз провальної тарілки складає 10-40 95 від загальної площі тарілки.In addition, the free section of the failure plate is 10-40 95 of the total area of the plate.

Крім цього, гофри пластин стабілізатора нахилені під кутом 30-90? до горизонту та разом із плоскими пластинами утворюють чарунки трикутної форми.In addition, the corrugations of the stabilizer plates are inclined at an angle of 30-90? to the horizon and, together with the flat plates, form triangular cells.

Використання пристрою, що заявляється, у сукупності з усіма суттєвими ознаками, включаючи відмінні, дозволяє підвищити ефективність масопереносу, уникнути забивання контактних пристроїв шляхом утворення високоінтенсивного, турбулізованого газорідинного шару, який не дозволяє дисперсним часткам накопичуватись на полотнах тарілки та стабілізаторів, забезпечується кращий провал рідини на тарілці, при суттєвому зниженні гідравлічного опору апарата.The use of the claimed device, in combination with all essential features, including excellent ones, allows to increase the efficiency of mass transfer, to avoid clogging of contact devices by forming a high-intensity, turbulent gas-liquid layer, which does not allow dispersed particles to accumulate on the webs of the plate and stabilizers, and provides a better fall of the liquid on plates, with a significant decrease in the hydraulic resistance of the device.

Висота стабілізатора приймається в межах 0,1-0,2 міжтарілкового простору і залежить від витрати газу. Якщо висота менше 0,1 міжтарілкового простору апарата, то її недостатньо для організації поперечного перемішування, а якщо більше 0,2, то суттєво збільшується гідравлічний опір.The height of the stabilizer is taken within 0.1-0.2 of the interplate space and depends on gas consumption. If the height is less than 0.1 of the interplate space of the device, then it is not enough to organize transverse mixing, and if it is more than 0.2, then the hydraulic resistance increases significantly.

Якщо стабілізатори встановлені над площиною тарілки на висоті менше 0,3 від міжтарілкового простору, то вони розташовується глибоко всередині пінного шару, що не дозволяє в повній мірі розвинутися структурованій піні, а якщо більше 0,4 від міжтарілкового простору, то не досить ефективно запобігають виникненню повздовжніх коливань пінного шару, а лише виконують роль сепараторів бризок, що виносяться з пінного шару.If the stabilizers are installed above the plane of the plate at a height of less than 0.3 from the inter-plate space, then they are located deep inside the foam layer, which does not allow the structured foam to fully develop, and if it is more than 0.4 from the inter-plate space, then they are not sufficiently effective in preventing the formation longitudinal oscillations of the foam layer, but only act as separators of splashes carried out of the foam layer.

На Фіг. 1 зображений загальний вигляд пінного апарата. бо На Фіг. 2 зображено розташування пластин стабілізатора, вигляд А на фіг. 1.In Fig. 1 shows the general view of the foam apparatus. because in Fig. 2 shows the arrangement of stabilizer plates, view A in fig. 1.

На Фіг. 3 зображений стабілізатор піни, вигляд Б зверху на фіг. 1.In Fig. 3 shows the foam stabilizer, view B from above in fig. 1.

Пінний апарат (Фіг. 1) містить корпус 1 з вхідним 2 і вихідним З патрубками для газу і патрубками 4 і 5 для підведення і виведення рідини, що проконтактувала, відповідно. Всередині корпусу 1 встановлено провальні тарілки 6, вільний переріз яких приймають в межах від 10 до 40 95. Над кожною тарілкою б встановлений нижній стабілізатор 7 пінного шару, а над ним верхній стабілізатор 8. Всередині корпусу 1 встановлено зрошувач 9.The foam apparatus (Fig. 1) contains a body 1 with an inlet 2 and an outlet With nozzles for gas and nozzles 4 and 5 for supplying and removing the liquid that has contacted, respectively. Inside the housing 1, there are sag plates 6, the free section of which is taken in the range from 10 to 40 95. Above each plate, the lower stabilizer 7 of the foam layer is installed, and above it the upper stabilizer 8. The sprinkler 9 is installed inside the housing 1.

Стабілізатори 7, 8 мають циліндричну форму та складаються із паралельних гофрованих пластин 10 та плоских пласти 11 (Фіг. 2). Пластини 10 та 11 чергуються між собою, а гофровані пластини 10 встановлені одна до одної з поворотом на 180 градусів відносно вертикальної осі.Stabilizers 7, 8 have a cylindrical shape and consist of parallel corrugated plates 10 and flat layers 11 (Fig. 2). Plates 10 and 11 alternate with each other, and corrugated plates 10 are installed one to another with a rotation of 180 degrees relative to the vertical axis.

Гофри пластин виконані під кутом від ЗО до 90 градусів до горизонту та разом із плоскими пластинами утворюють чарунки трикутної форми. Пластини 10, 11, які встановлені на ребро та розташовані паралельно одна одній, чергуються між собою з утворенням чарунок трикутного профілю з кутом при вершині, що дорівнює 60 градусів. Стабілізатор 7 розміщено над площиною тарілки 6 на висоті 0,3-0,4 від висоти міжтарілкового простору. Верхній стабілізатор 8 встановлений з поворотом 90 градусів до нижнього стабілізатора 7, а висота стабілізатора складає 0,1-0,2 висоти міжтарілкового простору.The corrugations of the plates are made at an angle from 30 to 90 degrees to the horizon and together with the flat plates form triangular shaped cells. The plates 10, 11, which are installed on the edge and are located parallel to each other, alternate with each other to form cells of a triangular profile with an angle at the top equal to 60 degrees. The stabilizer 7 is placed above the plane of the plate 6 at a height of 0.3-0.4 from the height of the interplate space. The upper stabilizer 8 is installed with a turn of 90 degrees to the lower stabilizer 7, and the height of the stabilizer is 0.1-0.2 of the height of the interplate space.

Пінний апарат працює наступним чином.The foam machine works as follows.

Всередину корпусу 1 через вхідний патрубок 2 подається газова фаза. Одночасно у верхній частині апарата через зрошувач 9 подають рідину. При проходженні газу через отвори тарілки б, газ входить в контакт з рідиною, що супроводжується утворенням пухирців газу, які одразу ж розпадаються на вихрові газорідинні потоки, та призводить до турбулізації потоків і розвитку великої площі контакту фаз при переході у пінний режим роботи. У такому гідродинамічному режимі відбувається очищення газу від домішок або інші тепломасообмінні процеси. При цьому в апараті утворюється інтенсивний газорідинний пінний шар, що виключає заростання отворів тарілки 6 та елементів стабілізатора 7. Очищений газ виводиться із апарата через патрубок 3, а рідина видаляється з апарата через патрубок 5.The gas phase is supplied to the inside of the housing 1 through the inlet pipe 2. At the same time, in the upper part of the device, liquid is supplied through the sprinkler 9. When the gas passes through the holes of the plate b, the gas comes into contact with the liquid, which is accompanied by the formation of gas bubbles, which immediately break up into vortical gas-liquid flows, and leads to the turbulence of the flows and the development of a large area of phase contact during the transition to the foam mode of operation. In such a hydrodynamic regime, gas is cleaned of impurities or other heat and mass exchange processes take place. At the same time, an intense gas-liquid foam layer is formed in the device, which prevents clogging of the holes of the plate 6 and stabilizer elements 7. The purified gas is discharged from the device through the nozzle 3, and the liquid is removed from the device through the nozzle 5.

Основне призначення стабілізатора 7, розташованого в пінному шарі, - запобігти появі повздовжніх коливань газорідинного шару при високих лінійних значеннях швидкості газу у повному перерізі апарата. Завдяки розміщенню стабілізатора в зоні пульсацій газорідинногоThe main purpose of the stabilizer 7, located in the foam layer, is to prevent the appearance of longitudinal oscillations of the gas-liquid layer at high linear values of the gas velocity in the complete section of the device. Due to the placement of the stabilizer in the zone of gas-liquid pulsations

Зо шару, в апараті створюється повноцінна по всій висоті високорозвинена пінна поверхня контакту газової і рідинної фаз. Встановлення стабілізатора 8 пінного шару над стабілізатором 7 сприяє зменшенню виносу бризок із зони контакту та наступне повздовжнє перемішування фаз, що покращує проведення процесів масообміну та очищення газів в апараті. Кут нахилу гофрів пластин забезпечує ефективний відбій крапель рідини, що відносяться з провальної тарілки, на стінку апарата з поверненням їх у зону контакту фаз під власною вагою.From the layer, in the apparatus, a full-fledged, highly developed foam contact surface of the gas and liquid phases is created over the entire height. Installation of the stabilizer 8 of the foam layer above the stabilizer 7 helps to reduce the removal of splashes from the contact zone and the subsequent longitudinal mixing of phases, which improves the mass exchange and gas purification processes in the apparatus. The angle of inclination of the corrugations of the plates provides an effective reflection of the drops of liquid that are transferred from the failure plate to the wall of the apparatus with their return to the zone of phase contact under their own weight.

Таким чином, стабілізація шару піни запобігає виникненню зони коливань газорідинного шару, що дозволяє підвищити швидкість газу і, як наслідок, збільшити продуктивність апарата за менших витрат рідкої фази. Проведені експериментальні дослідження показали, що апарат має режим стійкої роботи в діапазоні швидкостей по газу від 3,5 до 7 м/с, при цьому ефективність процесу очищення газів від диспергованих домішок збільшується на 15-25 95.Thus, the stabilization of the foam layer prevents the occurrence of a zone of oscillations of the gas-liquid layer, which makes it possible to increase the gas velocity and, as a result, to increase the productivity of the device with lower consumption of the liquid phase. The conducted experimental studies showed that the device has a mode of stable operation in the range of gas velocities from 3.5 to 7 m/s, while the efficiency of the gas purification process from dispersed impurities increases by 15-25 95.

Використання даного пристрою при проведенні процесів тепломасообміну та очищення газів значно підвищить продуктивність та ефективність таких процесів за рахунок зменшення бризковіднесення, турбулізації газорідинного середовища та організації поперечного перемішування на внутрішніх елементах апарата.The use of this device during the processes of heat and mass exchange and gas purification will significantly increase the productivity and efficiency of such processes due to the reduction of splashing, turbulence of the gas-liquid environment and the organization of transverse mixing on the internal elements of the device.

Пінний апарат може знайти застосування для проведення тепломасообмінних процесів між газом та рідиною, а також для очищення газів у хімічній, нафтохімічній, харчовій і суміжних галузях промисловості.The foam apparatus can be used for heat and mass exchange processes between gas and liquid, as well as for gas purification in the chemical, petrochemical, food and related industries.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. A foam apparatus containing a vertical body, gas inlet and outlet nozzles, liquid inlet and outlet nozzles, sprinkler, sag plates, on the planes of which at least two stabilizers of the foam layer are placed one above the other in the form of honeycomb grids, consisting of plates that inclined relative to the direction of the gas flow, which is distinguished by the fact that the stabilizer plates of the foam layer are made of thin flat and corrugated sheet material, while the corrugations are made at an angle to the horizon, and the stabilizer plates are installed on the edge, located parallel to each other and alternating with each other, with forming cells of a triangular profile with an angle at the top equal to 60", and the corrugated plates are located with a rotation of 180" to each other, and the upper 60 stabilizer is installed with a rotation of 90" to the lower stabilizer, in addition, the stabilizers are installed above the plane of the plate at a height 0.3-0.4 of the height of the interplate space, and the height of the stabilizer composition is 0.1-0.2 of the height of the interplate space.

2. The foam apparatus according to claim 1, which differs in that the free section of the failure plate is 10-40 95 of the total area of the plate.

3. The foam apparatus according to claim 1, which differs in that the corrugations of the stabilizer plates are inclined at an angle of 307-907 to the horizon and, together with the flat plates, form a triangular-shaped cell. I AK m OO shi vish OH SHY xx | that oi ii x ZKU int

Fig. 1 ka «EK te nen wai i ShT, s PM aee Pe Km sec a a Ve as UK: V vka ee Shk sce 3 B che vaya U a OK U Ko VI rav s y z

Fig. 2 a h o OK OO ev kah a KO V even Х SaВKYA h va S Ku KZ Vsya Ya oyu

Fig. WITH