Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания

(51) 01 47/00 (2006.01) 01 46/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ жидкости и равномерной подачи ее в контактную зону аппарата, а также снижение гидравлического сопротивления из-за отказа от использования конического центробежного завихрителя. Поставленная задача решается в аппарате с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,содержащим корпус с контактной зоной, штуцера входа и выхода газа и жидкости, рециркулирующей жидкости, опорные решетки, насадочные тела,нанизанные на струны с шагом 1-4 калибра насадочного тела, в котором, согласно изобретению корпус аппарата имеет два входных газовых штуцера, расположенных с внешней стороны корпуса напротив друг друга, а в верхней части контактной зоны имеется сепарационное пространство, диаметром большим, чем контактная зона, при этом отношение диаметров входных газовых штуцеров к диаметру контактной зоны составляет 0,15-0,35,отношение диаметра сепарационного пространства к диаметру контактной зоны 1,5-2, а отношение высоты сепарационного пространства к высоте контактной зоны 0,5. Технический результат при использовании предлагаемой полезной модели заключается в достижении высоких показателей коэффициентов тепломассообмена,степени пылеулавливания,снижении энергопотребления самого аппарата и упрощении конструкции узла сепарации.(72) Волненко Александр Анатольевич Балабеков Оразалы Сатимбекович Мырхалыков Жумахан Ушкемпирулы Абжапбаров Абай Акилбекович Жумадуллаев Даулет Кошкарович Раматуллаева Лаззат Имамадиновна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет им. М.Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) АППАРАТ С НАСАДКОЙ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ(57) Полезная модель относится к тепломассообменной и пылеулавливающей технике и может найти применение в химической,нефтехимической,нефтеперерабатывающей,пищевой, металлургической, горно-добывающей,целлюлозно-бумажной промышленностях,преимущественно при осуществлении процессов тепломассообмена и пылеулавливания. Задача полезной модели повышение эффективности (массообмена, пылеулавливания) аппарата за счет организации равномерной подачи газового потока через два штуцера, расположенных друг против друга, максимальной эжекции Полезная модель относится к пылеулавливающему и тепломассообменному оборудованию и может найти применение в химической,нефтехимической,нефтеперерабатывающей,пищевой,металлургической, горнодобывающей, целлюлознобумажной промышленностях, преимущественно при осуществлении процессов пылеулавливания и тепломассообмена. Известен аппарат с регулярной насадкой (А.с. СССР 1450180 кл. В 01 Д 53/20, 1997),включающий корпус с контактной зоной,секционированный штуцер ввода газа и штуцер,снабженный центробежным завихрителем для выхода газа, штуцеры для ввода и вывода жидкости,рециркулирующего раствора, опорные решетки и насадочные элементы, закрепленные на струнах с шагом 1-4 калибра каждого предыдущего элемента,а отношение размеров предыдущего к последующему по ходу потока газа элементу составляет 0,5-1. Работа аппарата интенсифицируется за счет ударно-вихревого взаимодействия потоков,причем вихревое взаимодействие происходит в режиме одновременного вихреобразования. Недостатками известного аппарата является то,что штуцер,подводящий газовый поток располагается непосредственно в контактной зоне аппарата и занимает значительную ее долю. В результате,для обеспечения заданной эффективности очистки, необходимо увеличивать высоту контактной зоны. Это приводит к увеличению металлоемкости аппарата. Кроме того,при одностороннем подводе газового потока происходит неравномерная эжекция жидкости в контактную зону аппарата, что отрицательно сказывается на эффективности очистки, а применение на одной струне разных по размерам насадочных элементов приводит к усложнению конструкции насадки и стабильности поддержания синфазного режима. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания(Инновационный патент РК 20069, В 01 Д 53/20,47/14, В 01 Д 43/20, 2008), включающий корпус с контактной зоной, секционированный штуцер ввода газа и штуцер,снабженный коническим центробежным завихрителем для выхода газа,штуцеры для ввода и вывода жидкости рециркулирующего раствора, опорные решетки,насадочные тела, нанизанные на струны с шагом 1-4 калибра насадочного тела и выполненные в виде конических пластинчатых элементов, имеющих угол при вершине 60-120, а основание их разрезано на лепестки, которые повернуты относительно друг друга на 20-45. Конические пластинчатые элементы могут располагаться на струнах основанием вниз и вверх. Интенсификация проводимых процессов достигается за счет использования удара газового потока о поверхность жидкости, достижения режима одновременного вихреобразования 2(синфазного режима) и организации вращательного движения образованных вихрей. Недостатком известного аппарата является то,что газоподводящий штуцер, находящийся в контактной зоне непосредственно у стенки аппарата не позволяет обеспечить равномерность подачи эжектируемой жидкости в зону контакта фаз. Кроме того, штуцер является экраном для газового потока и за ним образуется застойная зона, в которой не происходит вихревого взаимодействия газа и жидкости. Для обеспечения равномерности газожидкостного слоя и снижения негативного влияния экранирующего действия входного штуцера необходимо увеличение высоты контактной зоны, что приведет к росту металлоемкости аппарата. Используемый в аппарате конический центробежный завихритель для выхода газа усложняет конструкцию аппарата и обладает значительным гидравлическим сопротивлением. В настоящей полезной модели решается задача по разработке конструкции аппарата с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,обеспечивающая повышение эффективности(массообмена, пылеулавливания) аппарата за счет организации равномерной подачи газового потока через два штуцера, расположенных друг напротив друга с внешней стороны корпуса, максимальной эжекции жидкости и равномерной подачи ее в контактную зону аппарата, а также снижение гидравлического сопротивления из-за отказа от использования конического центробежного завихрителя. Технический результат при использовании предлагаемой полезной модели заключается в достижении высоких показателей коэффициентов тепломассообмена,степени пылеулавливания,снижении энергопотребления самого аппарата и упрощении конструкции узла сепарации. Поставленная задача решается в аппарате с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,содержащим корпус с контактной зоной,секционированный штуцер ввода газа и штуцер,снабженный коническим центробежным завихрителем для выхода газа, штуцеры для ввода и вывода жидкости, рециркулирующей жидкости,опорные решетки, насадочные тела, нанизанные на струны с шагом 1-4 калибра насадочного тела, в котором, согласно полезной модели корпус аппарата имеет два входных газовых штуцера,расположенных с внешней стороны корпуса напротив друг друга, а в верхней части контактной зоны имеется сепарационное пространство,диаметром большим, чем контактная зона, при этом отношение диаметров входных газовых штуцеров к диаметру контактной зоны составляет 0,15-0,35,отношение диаметра сепарационного пространства к диаметру контактной зоны 1,5-2, а отношение высоты сепарационного пространства к высоте контактной зоны 0,5. На фиг.1 изображен общий вид аппарата с насадкой на фиг.2 - разрез А-А корпуса аппарата. Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания включает корпус 1, штуцеры 2 и 3, соответственно для ввода и вывода газа, патрубок 4 для ввода свежей жидкости и патрубок 5 вывода шлама, штуцеры 6 и 7 для рециркулирующего раствора и перелива жидкости, вентили 8 для регулирования количества жидкости на перелив и циркуляцию, сепарационное пространство 9,опорно-распределительные решетки 10, струны 11 с закрепленными на них насадочными телами 12. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает,что заявляемое устройство отличается от известного тем, что корпус аппарата имеет два входных газовых штуцера, расположенных с внешней стороны корпуса напротив друг друга, а в верхней части контактной зоны имеется сепарационное пространство, диаметром большим, чем контактная зона. При этом отношение диаметров входных газовых штуцеров к диаметру контактной зоны составляет 0,15-0,35,отношение диаметра сепарационного пространства к диаметру контактной зоны 1,5-2, а отношение высоты сепарационного пространства к высоте контактной зоны 0,5. Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания работает следующим образом. Газовый поток, поступающий на очистку,подается в штуцера 2, расположенные с внешней стороны корпуса аппарата друг напротив друга. Разделенный на две части газовый поток с высокой скоростью ударяется о поверхность жидкости. Отношение диаметров входных газовых штуцеров к диаметру контактной зоны составляет 0,15-0,35, что обеспечивает достижение скорости газа в патрубке свыше 10 м/с. Этой скорости достаточно для эффективного ударного взаимодействия газового потока с покоящейся жидкостью. При ударе содержащиеся в газовом потоке твердые частицы за счет сил инерции осаждаются в жидкости. В виду того, что разделенные потоки газа имеют равную силу, подхваченная ими жидкость в виде пленок и капель эжектируется в насадочную зону аппарата в центральной его части. Этим самым обеспечивается равномерная подача жидкости в контактную зону аппарата. В насадочной зоне аппарата регулярно размещены на струнах 11 насадочные тела 12. При обтекании газожидкостным потоком насадочных тел возникает синфазный режим, характеризующийся совпадением времени образования вихрей за насадочными телами и временем движения образованных вихрей от нижнего слоя насадочных тел к следующему слою по ходу газового потока. Синфазный режим характеризуется ростом суммарной мощности вихрей,создающими высокотурбулизированный газожидкостной поток. Это способствует достижению высокой эффективности проведения процессов тепломассообмена или пылеулавливания. Так как отношение диаметра сепарационного пространства к диаметру контактной зоны составляет 1,5-2, то пройдя контактную зону аппарата,и достигнув сепарационного пространства, газовый поток значительно теряет свою скорость. Указанный диапазон соотношений обеспечивает снижение скорости газа до 2 м/с, при которой скорость движения капель стремится к нулю и за счет сил инерции капли возвращаются в контактную зону. Увеличению эффективности сепарации способствует насадка, выполняющая роль отбойников и располагающаяся в сепарационном пространстве, высота которого составляет 0,5 высоты контактной зоны. Очищенный газовый поток выводится из аппарата через штуцер 3. В нижней части аппарата предусмотрена подача свежей жидкости через патрубок 4 и вывод шлама через патрубок 5. Жидкость в нижней части аппарата может находиться в режиме циркуляции при закрытом верхнем вентиле 8, а при закрытом нижнем вентиле и открытом верхнем в режиме перелива. Преимуществами предложенного технического решения по сравнению с прототипом являются- снижение гидравлического сопротивления аппарата- достижение более высоких количественных показателей эффективности процессов тепломассообмена и степени пылеулавливания- упрощение конструкции узла сепарации. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,включающий корпус с контактной зоной, секционированный штуцер ввода газа и штуцер,снабженный коническим центробежным завихрителем для выхода газа,штуцеры для ввода и вывода жидкости,рециркулирующей жидкости, опорные решетки,насадочные тела, нанизанные на струны с шагом 1-4 калибра насадочного тела, отличающийся тем, что корпус аппарата имеет два входных газовых штуцера, расположенных с внешней стороны корпуса напротив друг друга, а в верхней части контактной зоны имеется сепарационное пространство, диаметром большим, чем контактная зона. 2. Аппарат с насадкой по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметров входных газовых штуцеров к диаметру контактной зоны составляет 0,15-0,35, отношение диаметра сепарационного пространства к диаметру контактной зоны 1,5-2, а отношение высоты сепарационного пространства к высоте контактной зоны 0,5.