Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке
Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, энергетической и другой промышленности. Устройство состоит из корпуса в форме усеченного конуса, патрубков для входа и выхода жидкости, патрубка для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, лопаточного тангенциального завихрителя и форсунки. Особенностью устройства является наличие конического днища без перфорации и конического днища с перфорацией, в стенке которого отверстия выполнены для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является высокая эффективность охлаждения жидкости при высоких нагрузках по воздуху при сравнительно низких энергетических затратах на проведение процесса, снижение эксплуатационных затрат на обслуживание форсунки, отсутствие мелких проходных сечений исключает их засорение.
Настоящая полезная модель относится к устройствам для проведения теплоомассообменных процессов, в частности, для охлаждения оборотной воды, может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, энергетической и другой промышленности.
Из предшествующего уровня техники известна эжекционно-вихревая градирня [см. патент RU 2173436 С2 МПК F28С 1/06], содержащая малый бассейн над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т.е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей. Изобретение позволяет снизить удельное энергопотребление градирни и повысить степень охлаждения оборотной воды. Недостатком эжекционно-вихревой градирни является сложность изготовления конструкции аппарата, наличие большого количества форсунок, способствует отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы, высокое гидравлическое сопротивление, поскольку система распределения жидкости зависит от энергии потока воздуха.
Известна также градирня типа импульс 7 [см. патент RU 2347997 С1 МПК F28F 25/06], содержащая башню, на боковой поверхности которой расположены воздуховходные окна с форсунками для эжекции охлаждающего воздуха, причем в окнах установлены наклоненные внутрь градирни жалюзи, образующие расположенные ярусами каналы, а форсунки размещены перед входными горловинами последних. Форсунки выполнены акустическими, содержащими корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распиливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и по отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30-60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Изобретение позволяет повысить производительность работы градирни. Недостатком является сложность конструкции форсунки, необходимость создания высокого давления подачи жидкости в аппарат, высокое гидравлическое сопротивление градирни, унос капельной влаги.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции аналогом является вертикальная вихревая форсуночная градирня [см. патент RU 2267729 С2 МПК F28С 1/02], предназначенная для охлаждения циркуляционной воды. Изобретение содержит осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы. Труба выполнена вертикальной с диаметром, равным 400-1200 мм, и в нее подается снизу вверх закрученный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30°-60°, к образующей трубы, а в противоток через форсунки впрыскивается вода. Градирня снабжена уловителем для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в уловителе. Изобретение позволяет повысить тепло- и массообмен, достичь компактности. Недостатком изобретения является сложность конструкции, большая металлоемкость, близость электродвигателя вентилятора с водой, большое количество форсунок, требующих высоких эксплуатационных затрат.
Задача, решение на которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения жидкости при высоких нагрузках по воздуху при сравнительно низких энергетических затратах на проведение процесса.
Данная задача решается за счет того, что заявленное тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке состоит из корпуса в форме усеченного конуса, патрубков для входа и выхода жидкости, патрубка для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, лопаточного тангенциального завихрителя и форсунки, причем устройство имеет коническое днище без перфорации и коническое днище с перфорацией, в стенке которого отверстия выполнены для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является более простая конструкция устройства, высокая эффективность охлаждения жидкости, снижение металлоемкости и эксплуатационных затрат на обслуживание форсунки, отсутствие мелких проходных сечений исключает их засорение.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1. схематично изображено тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке, вид сбоку.
Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке состоит из корпуса 1, выполненного в форме усеченного конуса, патрубка 2 для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, расположенного в нижней части устройства, патрубков для входа 3 и выхода 4 жидкости, лопаточного тангенциального завихрителя 5 и форсунки 6, обеспечивающей объемный факел распыла жидкости. Форсунка 6 расположена в устройстве перед входным патрубком 3 для подачи жидкости. Устройство имеет коническое днище без перфорации 7 и коническое днище с перфорацией 8. Причем в стенке конического днища с перфорацией отверстия 9 выполнены для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.
Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке работает следующим образом: жидкость поступает в аппарат через патрубок 3, расположенный в верхней части устройства. Далее жидкость, попадая на форсунку 6, отбрасывается в разных направлениях, образуется объемный факел распыла. Газ попадает в устройство через лопаточный тангенциальный завихритель 5, приобретая при этом вращательное движение. Вращаясь, поток газа перемещается к центру аппарата, дробит капли жидкости на более мелкие, при этом капли вовлекаются в совместное вращательное движение. Такой характер взаимодействия газа и капель жидкости приводит к образованию в рабочей зоне устройства мелкодисперсного вращающегося капельного слоя, что увеличивает поверхность межфазного взаимодействия и интенсивность процесса охлаждения. Газожидкостная смесь удаляется через центральный патрубок 2, расположенный в нижней части устройства, на сепарацию. Под действием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам устройства, при этом двигаясь в виде пленки по коническому днищу с перфорацией 8. Далее жидкость стекает вниз под действием гравитационных сил через отверстия 9, выполненные в стенке днища с перфорацией 8, попадает на поверхность днища без перфорации 7, после чего охлажденная жидкость выводится из устройства через патрубок 4.
Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке, состоящее из корпуса, выполненного в форме усеченного конуса, патрубка для выхода газожидкостной смеси на сепарацию, патрубков для входа и выхода жидкости, лопаточного тангенциального завихрителя и форсунки, отличающееся тем, что в устройстве имеется двойное коническое днище без перфорации и с перфорацией, в стенке которого выполнены отверстия для отвода стекающей по внутренней поверхности корпуса жидкости.
