Вихревая камера для проведения тепломассообменных процессов

 

Использование: для проведения тепломассобменых процессов в системе газ-жидкость и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: вихревая камера содержит корпус с размещенным в нем цилиндрическим направляющим аппаратом, торцовые крыщки, патрубки для ввода и вывода газовой и жидкой фаз, на торцовой крышке, имеющей центральное выходное отверстие коаксмально установлена кольцевая перегородка высотой 6,05-0,15 от расстояния межДу торцовыми крышками и диаметром, равным соотношению 0,3-0,7 (DK - D0) + D0, где DK - диаметр рабочей зоны вихревой камеры , Do - диаметр выходного отверстия. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 В 01 О 3/30

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4940872/26 (22) 03.06.91 (46) 23.05,93. Бюл. М 19 (71) Казанский химико-технологический институт им, С,М.Кирова (72) С.А.Лаптев, А,А.Овчинников и Н.А.Николаев (56) Разработка вихревых барботажных аппаратов Для абсорбционной очистки газов. Из- . вестия СО АН СССР, 1985. М4, вып. 1, с. 99.

Дисперсные системы в энергохимических процессах. Новосибирск, ИТФ СО АН

СССР, 1982, с. 21-22.

D (54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ TEflf!OMACCOOBMEHHbtX ПРОЦЕССОВ г о

Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов в системе газ — жидкость и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение устойчивости работы вихревой камеры и увеличение времени интенсивного взаимодействия жид. кой фазы с газовым потоком при малых значениях отношений расхода жидкости и газа.

Благодаря заявленным соотношениям по высоте перегородки и ее диаметру жидкость сбрасывается с поверхности крышки в ядро потока, тем самым устраняется возможность вывода жидкости по торцовой поверхности камеры, что способствует надежному формированию и постоянному присутствию газожидкостного слоя в камере, Таким образом, отличительный признак обеспечивает получение нового технического

SU«1816464 А1 (57) Использование: для проведения тепломассобменых процессов в системе гэз — жидкость и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: вихревая камера содержит корпус с размещенным в нем цилиндрическим направляющим аппаратом, торцовые крыш;

l ки, патрубки для ввода и вывода газовой и жидкой фаз, на торцовой крышке, имеющей центральное выходное отверстие коаксиально установлена кольцевая перегородка высотой 0,05-0,15 от расстояния межДу торцовыми крышками и диаметром, равным соотношению 0,3 — 0,7 (О» - D0) + Do, где

D» — диаметр рабочей зоны вихревой камеры, Do — диаметр выходного отверстия. 4 ил. эффекта — предотвращение вывода жидкой фазы из камеры по поверхности торцоаой крышки, что приводит к повышению устойчивости работы камеры и увеличению времени интенсивного взаимодействия жидкой фазы с газовым потоком при малых значениях отношений расходов жидкости и газов.

Отличительный признак заявляемой вихревой камеры в других технических ре-: шениях в данной и смежных областях техники не обнаружены.

На фиг. 1 представлен продольный разрез вихревой камеры; на фиг. 2 разрез А — А; на фиг. 3 представлен график влияния диаметра перегородки. установленной нэ верхней торцовой крышке на критическое соотношение расходов жидкой и газовой фаз (L/G)êð, отнесенное к критическому соотношению (1 /6)кро камеры, работающей без перегородки, где L — массовый расход

1816464

20

30

40

50

55 жидкости, 6 — массовый расход газа, б — диаметр перегородки, С4= диаметр рабочей эоны камеры, О, — диаметр выходного отверстия на торцовой крышке.

На фиг. 4 представлен график обобщенных экспериментальных данных зависимости среднего. времени пребывания от соотношения весовых расходов жидкой и газовой фаз. На графике показано среднее время пребывания жидкости в камере в первом режиме (кривая 1) и в режиме работы камеры с газожидкостным слоем (кривая 2), а также представлены значения соотношения нагрузок, при которых происходит переход иэ первого режима во второй и обратно, и заключенные между ними области неустойчивой работы камеры при наличии газожидкостного слоя, для камерь1, работающей беэ кольцевой перегородки (обл. }) и с перегородкой, установленной на среднем диаметре торцовой крышки (обл. И).

Вихревая камера состоит иэ корпуса 1 с коаксиально размещенным в нем цилиндрическим направляющим аппаратом 2, имеющем тангенциально расположенные прорези

3. Внутренняя сторона направляющего аппа.рата 2 совместно с верхней плоской торцовой крышкой 4 и нижней конической крышкой 5 образует рабочий обьем 6 вихревой камеры, причем торцовые крышки могут иметь раз- личный профиль (плоский, конический, гиперболический и разные их сочетания). В. рабочем объеме камеры на верхней торцовой крышке на среднем диаметре установлена кольцевая перегородка 7, Для подвода газовой фээы к корпусу крепятся штуцеры 8.

Штуцеры 9 для подачи жидкости размещены у периферии нижней торцовой крышки. Верхняя торцовая крышка имеет центральное выход-, . ное отверстие, к которому крепится выходной патрубок 10, имеющий на расстоянии двух диаметров патрубм горизонтальную сепарационную прорезь И, и снабженный

CllM8HblM CTBKBHOM 12.

Вихревая камера работает следующим образом.

Газ, подаваемый через штуцеры 8 в корпус

1, проходит через тангенциально расположенные прорези 3, цилиндрического направляющего аппарата 2 и образует в рабочем объеме

6 камеры закрученный газовый поток. Через штуцеры 9 в камеру у периферии подается жидкость, которая потоком газа дробится на капли. Осевшая на верхней крышке 4 жидкость перемещается торцовыми перетоками газа к центру, и достигнув кольцевой перегородки 7, сбрасывается в ядро потока, где раскручиваясь, капли жидкости отбрасываются к периферии камеры. Отсутствие вывода жидкости приводит к накоплению жидкой фазы в камере и образованию газожидкостного слоя, после чего вывод жидкости начинает осуществляться каплями непосредственно из гаэожидкостного слоя.

В выходном патрубке 10 капли жидкости отделяются от газового потока, жидкость через сепарационную прорезь 11 попадает в сливной стакан 12, откуда самотеком выводится из аппарата.

Результаты исследования влияния диаметра коаксиальной перегородки на критическое отношение расходов жидкости и газа (1 /6)кр, при котором происходит формирование устойчивого гаэожидкостного слоя, представленные на фиг. 3 показывают, что установка перегородки с диаметрами равными, как диаметру выходного отверстия, так и диаметру камеры не оказывают, практически, никакого влияния на величину (1 /6)кр, так как в первом случае, срываемая с крышки жидкость, не успевая раскрутиться в вихревом потоке сразу выводится из камеры радиально-осевым током газа, а во втором случае жидкость беспрепятственно перетекает по торцу крышки в направлении выходного патрубка, Наиболее оптимальным диаметром перегородки можно считать диаметр с размерами, лежащими около среднего значения между диаметром выходного отверстия и диаметром рабочей зоны камеры, а именно: d = 0,3 — 0,7(D» - Do) + Oo.

При использовании перегородки с диаметрами в указанном диапазоне можно добиться формирования газожидкостного слоя при минимальных значениях отношений расходов жидкой и газовой фаз и существенно повысить устойчивость работы камеры, Высота кольцевой перегородки определяется исходя иэ двух условий. Надежность срыва с поверхности торцовой крышки жидкости, транспортируемой газовым потоком в направлении выходного отверстия должна сочетаться с условием наименьшего возрастания радиальной составляющей скорости газового потока, вследствие уменьшения проходного сечения. Это достигается использованием перегородок с высотой 0,05-0,15 от высоты камеры на диаметре установки перегородки.

Из результатов экспериментальных исследований, представленных на графиках (фиг. 3 и 4) видно, что использование камеры с кольцевой коаксиальной перегородкой, установленной на торцовой крышке, имеющей центральное выходное отверстие дает возможность значительно увеличить время пребывания жидкости в камере, позволит избавиться от гистерезиса в работе камеры и гарантирует наличие стабильного газо1816464

А-А

Уиг.2 жидкостного слоя в камере для соотношений расходов жидкой и гаэбвой фаз существенно меньших, чем при работе камеры в отсутствии перегородки. Это увеличивает эффективность взаимодействия жидкой фазы с газовым потоком и повышает устойчивость работы камеры.

Формула изобретения

8ихревая камера для проведения тепломассообменных процессов в газожидкостных системах, содержащая корпус с коаксиально размещенным в нем цилиндрическим направляющим аппаратом, торцевые крышки, патрубки для подвода и отвода газовой и жидкой фаэ, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы камеры и увеличения време5 ни интенсивного взаимодействия жидкой фазы с газовым потоком при малых значениях отношений расходов жидкости и газа, торцевая крышка выполнена с центральным выходным етверстием и снабжена коакси10 ально установленной на ней кольцевой ïåрегородкой, выполненной с высотой, равной 0,05-0,15 расстояния между крышками, с диаметром, равным соотношению

0,3 0,7(Dg- Do).+ Do

15 где D,— диаметр рабочей зоны камеры;

0Π— диаметр выходного отверстия, .

1816464

04 06

%n. 3 е

Д 4/ у

Of айаг. 4

Составитель С. Лаптев

Редактор Н, Козлова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Г. Кос

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1692 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5